黑洞问题 (The Black Hole) 写于 2006年12月14日星期四 关键词 黑洞 (the black hole) 白洞 (the white hole) 类星体 (quasars) 裸黑洞 (Key Word) (neked black hole) 微黑洞 (the wee black hole) 中心黑洞(the central black hole) 黑洞的熵 (the entropy of a black hole) 驻波辐射 (standing wave radiation) 真空光速(the light speed on the "→∞"relative vacuum) 度作用力(the metric,s force) 正交的多度规多宇宙时空理论 (the theory for spacetime of multimetrice of multiverse to be tangency each other) 内容提要 黑洞有六类,白洞是在黑洞中心孕育起来的。当克尔黑洞演化为史瓦西黑洞时, 它将发生驻波辐射并收缩,它是可见的--第一、二类类星体;直到其内的白洞爆炸,成第三类类星体,又会演化为新的星系。黑洞的辐射只与它的演化阶段有关,与其吞噬的物质特性无关。黑洞是旧宇宙的吞噬者,又是新宇宙的孕育者。除了质量(至多还有物性和旋转方向)旧宇宙的信息不可能保存。 Content summary:There are six different kinds of the black holes 。The white hole is germinating on the center of the black hole 。When the black hole transformed from the Kerr,s form into the Schwarzschild,s form ,it is contracting and the standing wave radiation is happening ,it is an eyeable star--the quasar of first or second kinds ;till the white hole within it explodes and transforms into the quasar of third kind ,will be transformed into a new galaxy 。The radiation of a black hole has relation only to its evolutive moment ,but is foreign to the specify of the matter licked up by it 。Not only the black holes are the destroyers of the old cosmos ,but also the mothers of the new cosmos 。The information of the old cosmos can not kept except for mass (at most include the rotational direction and physical symbol )。
我看到MSN北青网-资讯与娱乐-转载《北京科技报》06/12/07的文章《科学家设想"大象闯黑洞"动摇相对论》的报导。我没看到美国加里福尼亚州斯坦福大学的物理学家萨斯坎德的原文,只能根据报道来发表我的观点。 首先萨斯坎德教授的设想是不合理的。人和大象这样的生命体没有生态保护系统是不可能进行星际航行的,更别说能否去黑洞了。除了病毒,看来任何生物都不可能赤裸于太空的辐射和低温中能保持存活,更别说接受信息和发出信息了。另外,生命体一旦死亡,就不可能再获得它的生命信息。它必然会分解和毁灭,不存在什么"灵魂转世"的可能。因而,不可能再获得任何"始终快乐地飘浮"的信息! 另外,萨斯坎德教授对黑洞缺乏了解,他考察的是一个虚拟的黑洞,而不是一个真实的黑洞,所以他得出的结论毫无意义。依此来质疑相对论只能是无稽之谈,是很荒谬的。 根据我的研究,宇宙中黑洞按其形成机理和演化阶段可分为六类: 1,恒星黑洞,它是大质量恒星热核反应晚期引力塌缩的爆炸产物。对于四倍太阳质量的恒星黑洞,其极半径约11.86公里,其视界表面的光子帘温度为6.06983426×10-7 K0 ,远低于宇宙背景辐射的温度(约2.7 K0 )。它有一个约3000fm厚度的气体表层,此表层的最上层(与光子帘相邻)是温度很低的e--P等离子层,这个气体层是超导的,因为它的温度比光子帘高不了多少。在其表层1mm处,温度也只有6.06983477×10-7 K0 ,但密度已达3.739×1011kg/m3了,故它是个具有极硬的超导岩层外壳的星体!在其表层下3.3mm处,物质密度已达7.261×1019kg/m3了,远大于中子密度,更别说更深的物质层次了! 恒星黑洞被浓密的星云所包围,它还有个吸积盘。因而我们不能直接看到它的真面目。但物质在落到它表面的过程中,相互猛烈碰撞、磨擦、爆裂而发生的声激发和红外激发,高速运动的韧致辐射和近光速运动的契伦可夫辐射是从γ射线、x射线直到低频电磁波的宽频的电磁辐射,给我们传来了它的信息。一个载人甚至是载大象的宇宙飞船(这种具有远程生命保障系统和强劲动力的飞船必然远比当今的国际空间站庞大、复杂、先进,我们地球人类百年之内是否能做到,且不去说它。就算外星人能造吧),它能经受住恒星黑洞外浓密星云的猛烈撞击和高辐射的轰击而不瓦解?能克服黑洞的强大引力而在其表面软着陆,而不是被撞得粉碎?我看是不可能!那再想象它在黑洞内"始终快乐地飘浮"岂不是完全胡思乱想吗!恒星黑洞在吞噬下落的物质时会有霍金辐射,它的质量和尺度随之增大,但表面温度则是下降的,霍金的黑洞温度公式就是描述黑洞视界表面温度的算式。但黑洞内部的温度是越靠近中心温度越高,其近中心的温度是近普朗克温度级的。在那里白洞的胚胎在孕育起来!恒星黑洞的最终结局是被其所在星系的中心黑洞所吞噬,它不可能独立地完成其演化,其内的白洞也没有机会孕育成熟。另外,相邻的恒星黑洞也有可能相互吞并。 2,星系黑洞,就是星系中心的大黑洞。它的成因可能有三种:星系中心恒星黑洞发展而成,它的年龄要比星系的年龄小;它由原初的星系演化成第一类类星体→第二类类星体→第三类类星体(第二类类星体内的白洞爆炸)生成的次生星系的星系黑洞,它与所在的星系同年龄,但小于宇宙的年龄,我们的银河星系就是这样的情况;宇宙大爆炸(次生的)生成的微黑洞作为星子形成的原初星系的中心黑洞,它和此星系与宇宙同年龄。 星系黑洞的质量低于星系总质量的1/30时,它是个有岩层的星球;质量更大的则是个气体星球。例如,为百万个太阳质量的星系黑洞,M = 2×1036kg,其极半径约2.9656×106km,比太阳要大。在其表面二公里处,密度约为每立方米1.1028吨,温度是2.42744412×10-12K0 。可见,它有近二公里的超导大气层。而其视界表面的光子帘温度为2.42744248×10-12K0。 星系黑洞的外围不仅有浓密的星云和巨大的吸积盘,还有密度很高的恒星团包围着,除了比恒星黑洞更为猛烈得多的声辐射和宽频的电磁辐射外,我们是看不到它的。宇宙飞船能穿越那密度很高的恒星团空间吗?那里不仅高温,很强的宇宙线和粒子流,强大的引力和光压,情况比恒星黑洞的外空间更恶劣。我认为没有任何人造的飞行物能穿越而不被粉碎。更不要说接近星系黑洞了! 当星系黑洞集中了它所在的星系(这星系与别的星系并无物质桥联系时)总质量的百分之八十九时,它周围的星云和星体已稀少到无法再遮蔽它,而且它已由克尔型(旋转椭球体)黑洞,转化成史瓦西型(球型)黑洞,它的光子帘内的光速达到每秒四十万公里,它在继续吞噬其周围的物质时,将不再膨胀,而是与其所在的星系一起收缩,从而,它不仅有吞噬物质时的那些辐射,还有更为强烈的驻波激荡辐射,这时它已成为我们看到的类星体之一--第一类类星体。 3,第一类类星体是人们已能观测到的黑洞,它本身不是黑的,而是非常地亮!作为星系级的第一类类星体,其本身的尺度不大于一光年。如果几个星系之间有物质桥联系,那每个星系黑洞都不可能单独演化成第一类类星体,而是相互吞并成一个星系团级的星系黑洞,当它集中了该星系团的总质量的百分之八十九时,就演化成星系团级的第一类类星体,它本身的尺度不足1pc(3.2616光年) 。第一类类星体都是气体星球。例如,对星系级的,其内部距中心r = 4.56×10-7 m处,密度也只不过1.84kg/m3 。其质量为1.78×1041kg时,它的尺度1.48465×1015m,其表面光子帘内光子气体的温度是6.4639×10-18K0 ,其平均辐射功率为11×1037千瓦,其辐射具有幂率和脉动的特性。第一类类星体的周围有稀疏且逐渐收缩消失的星云。由于它们是宇宙中古老而衰亡的星系,因而距地球十分地遥远,都在五十亿光年以外。且不说宇宙飞船能否去那么遥远的地方,靠近它时那么强烈的辐射也是任何飞船经受不住的。当第一类类星体吞噬了其周围的星云时,它就成了裸黑洞,也就是第二类类星体。 4,第二类类星体的密度要比第一类类星体大,因为它刚形成时,集中了整个星系(或星系团)的质量,但体积却变小了。对于星系级的,其最初尺度为4.1704×1014m,其表面光子帘内光子气体的温度倒是升高了:4.6023×10-17K0 。那时它仍是个气体星球。其周围没星云遮蔽,它是裸露的黑洞。第二类类星体的表面光速是每秒八十万公里,达到了真正的真空光速。由于一切相互作用的传递速度都超不过这一速度,因而,一切相互作用被屏蔽,故裸黑洞与周围的时空不再发生任何互作用,它是个孤立系统,它的演化是独立的。它将通过日益强烈的驻波激荡辐射和霍金辐射(辐射频率也越来越高)而日益收缩,表面温度也越来越高。虽然,质量不断减少,而密度倒越来越大。例如,当其质量减少到原初的百分之一时,其尺度减少到4.1704×1012m,它将具有厚达五万公里的岩石圈;当其质量减少到原初的10-10时,其尺度减少到41.704公里,其密度已远高于中子星的密度。表面温度也升到了4.6023×10-7K0 。第二类类星体内的白洞胚胎已经成熟,只是黑洞向内的收缩束缚了白洞的膨胀。但当它蒸发到1.6×10-13m时,白洞爆炸了,这种大爆炸是在不足2×10-22秒内发生的,其遗迹就是第三类类星体,它最后会发展成新的星系。第二类类星体从形成到爆炸,其寿命是很短的,质量是星系级的,大约是六天;质量是星系团级的,大约是六十天。在我们观测者看来象是超新星爆发。所以,第二类类星体往往会被视为超新星爆发。那种孤立的(不是在星系内),离我们在五十亿光年之外的"超新星爆发"应考虑是否是第二类类星体。第二类类星体的平均辐射强度为2.455×1051千瓦. 裸黑洞的爆炸是在第二类类星体的辐射余辉中发生的,它不但在爆心形成一个新的中心黑洞,还会将周围的物质压缩为微黑洞,白洞爆炸也可能将裸黑洞外壳炸成为一些小黑洞。所以,第三类类星体会显示不断快速扩大的星云,其内有越来越强的辐射(微黑洞愈来愈强的霍金辐射和微黑洞作为星子发生的物质聚合成新恒星的辐射),可能有绕中心旋转的黑洞。大约经十万年以上,星云就会扩展到星系的尺度。 5,微黑洞是第三类类星体的星云中尺度仅为8×10-14m,其质量约3.8366×1014kg的黑洞,它的密度很大,表面温度达1.265×1010 K0 。由于其表面温度很高,霍金辐射很强。其尺度又很小,内部的白洞也太小,来不及发育成熟,故不会爆炸,要么通过驻波激荡辐射和霍金辐射而蒸发掉,要么在作为恒星星胚中加热恒星物质使之达到热核反应温度。微黑洞太小又太热,宇宙飞船是无法接近的,更别说进入了! 6,宇宙中心黑洞,它是宇宙大白洞爆炸后,当弱相互作用脱耦,随之中微子脱耦时,在爆心处形成的,它将同时形成的正反物质宇宙分隔开来,并与它们相接相切于其光子帘。我们所在的(也是所见的)宇宙只是这个宇宙中心黑洞周围诸多的宇宙中的一个,与我们所在的宇宙对应的反宇宙就在宇宙中心黑洞的另一面。当今我们测到的每秒三十万公里的光速则是我们所在的宇宙与宇宙中心黑洞光子帘相切处光子的光速,也是我们所在的宇宙相对于宇宙中心黑洞的运动速度,也是我们所在的宇宙内星际空间相的相光速,而非真空光速!真空光速是要到大爆炸的波阵面处才能测到的。当今宇宙中心黑洞的尺度是115.47亿光年。因而,与我们对应的反物质宇宙距离我们约500亿光年,它与我们的相互作用是反引力(斥力),由于距离远,我们只感受到我们所在的宇宙施加于我们的正引力(吸力),似乎不存在反引力。就象我们在地球上感到的是地球引力,没感受到太阳的引力似的。当今宇宙中心黑洞的质量为7.351×1052kg,接近我们所在的宇宙质量的74倍;其表面光子帘的光子温度为1.651×10-29 K0,密度为1.596×10-145kg/m3;在其内距中心0.014mm处,密度也仅1.596×10-24 kg/m3;可见,它是个密度很低的气体星球。在其中心普朗克尺度处,温度为0.59×1033 K0,低于普朗克温度,就是说,其内部的白洞胚胎还没有成熟。 有人说,我们所在的宇宙可能就是个大黑洞,由此可以轻松地解释我们所在的宇宙加速膨胀的机理。但是,这么大尺度的黑洞,其质量至少应该是现在已知质量的80倍。有人说,我们所在的宇宙质量主要集中在暗物质、暗能量上,算上这些,能满足我们所在的宇宙成为大黑洞的条件。但是,这样大的黑洞,除了距中心三毫米多的范围内,温度都远在2.2 K0以下,而我们所在的宇宙的背景辐射温度在2.7 K0以上;我们所在的宇宙在120多亿光年的范围内散布着千万亿颗恒星,它们的尺度在105km以上,整体的温度在105 K0以上,并不断地向周围空间喷射着巨大的能量。而黑洞内部是不存在这样的物相结构的。因而,我们所在的宇宙绝对不可能是个大黑洞! 这个宇宙中心黑洞要经历2.9132×108百亿年才能将它周围的宇宙(当然也包括我们所在的宇宙)吞噬掉,成为裸黑洞。此时,它的尺度为4.17×1033m ,即使以那时1光年 =1.2615×1016m 计,也达1.1767×108百亿光年;其表面温度为4.6×10-36 K0,但其中心普朗克尺度处,温度为1.187×1033 K0,已远大于普朗克温度,就是说,其内部的白洞胚胎已经完全成熟。这一结论对于一切裸黑洞都一样。再经过0.1653×108百亿年的蒸发,再次发生宇宙大爆炸,开始新一轮的宇宙创生过程。因而,黑洞既是旧宇宙的吞噬者,也是新宇宙的孕育者。如果没有黑洞,宇宙内的物质终将无限地分散,最终达到宇宙内处处温度近乎绝对零度的死寂状态。正是黑洞使得宇宙处于不断的演化和更新中,而完全不需要上帝的第一推动力! 不要说,这个离我们如此遥远的(美国根据太空摄影算出宇宙的尺度为137亿光年,我的理论算出它不小于138.59亿光年,由于宇宙最外层是光子层,那里的光子是朝外跑的,处于宇宙内部的摄影器是接受不到这些光子的,因而,这光子层是照不出的,理论值比实测值大是合理的)黑洞是任何飞船所无法抵达的,就算能"进入"此黑洞吧,在接近绝对零度和极稀薄的气体中能完好地冷冻保存吧,那在离中心百亿公里的地方,压强也达到约2.17×1017Pa(约相当于2×1012个大气压),这么高的压强什么东西能经受住啊!大象还能"始终快乐地飘浮"?!就是尸体也会被粉碎的! 当然,我也知道,萨斯坎德教授是想研究黑洞能否保存进入物质原来的信息。霍金博士原本是认为不可能的,后来他动摇了,认错了。我则认为霍金博士原本的认识应该是正确的。一切进入黑洞的物质最终会被黑洞"同化",而黑洞只能对外辐射光子和引力子(仅当物体在落向黑洞时,由相互猛烈碰撞、磨擦、爆裂而发生的声激发外,黑洞本身向外是不辐射声波的),这些辐射只和黑洞的演化阶段有关,而与它吞噬的物质性质无关。就是在地球上吧,生物死亡后,不会再有生命信息,它的尸体最终也会被分解,而消失,就是在特殊条件下成了化石,也没能完整地保存其原来的生命信息。就是人类的建筑,经过自然的侵蚀,最终也要毁坏,怎能保住它原有的信息呐!列维彗星落向木星时,被木星引力撕碎,落入木星大气层时,发生猛烈的爆炸,激起木星表面的强烈闪光和扰动。但这么多年过去了,我们还能追索到列维彗星残骸的信息否?此残骸在木星内部高温、高压下除了"同化",还能始终飘浮吗?!为什么非要求黑洞要保住进入物原有的信息呢?黑洞吞噬了旧宇宙,它孕育成的白洞爆炸,后来又演化成新的宇宙,但并不保留旧宇宙的全部信息。能保留的仅是它的质量不变。一个星系黑洞在演变成裸黑洞时,能保留原星系的旋转,它内部的白洞也一样,爆炸后形成的新星系将保持旧星系的旋转方向和物性(原是正物质星系,还是正物质星系;原是反物质星系,还是反物质星系)。但当二个质量和动量大小相等,物性也相同,但旋转反向的星系,吞并后会演化成一个无旋的裸黑洞,它内部的白洞也是无旋的,最后大爆炸却会演化出二个物性相反的,旋转反向的新星系,它们有一个共同的中心黑洞,在我们看来,二个星系的分离速度是远远大于每秒三十万公里!当它们的分离速度在我们看来大于每秒八十万公里时,在二者的对称中心会看到一颗亮星,那是个第一类类星体,就是这二个星系的共同的中心黑洞!它与二个星系有物质桥联系,其中之一的星系是反物质星系,太空探测器应能捕捉到它辐射的反粒子流。我们至多知道我们所在的银河系是宇宙内的次生星系,因为它的年龄比宇宙要年轻,但我们无法知道其原生星系的情况,因为原生星系黑洞已将这历史信息抹去了。
人们最先认为黑洞是无底的旋涡,物质只进不出;而白洞则是它只出不进的另一端。后来,史瓦西(Schwarzschild,M)提出,黑洞是球形的,得出了黑洞尺度与其质量、光速的关系式。再后来,克尔(Kerr)指出,黑洞在旋转时是个旋转椭球体,得出了其尺度与质量、光速和单位角动量的关系式。另外,莱斯纳(Reissner)得出,带电也使黑洞成旋转椭球体。既然黑洞是个闭合的"星体",哪白洞在何处呢?人们在研究黑洞时仅仅孤立地研究黑洞,从不研究白洞。而宇宙大爆炸就是宇宙白洞爆炸,不研究它,宇宙的演化怎么揭开呢!我认识到只有黑洞能将宇宙的物质高度压缩,既然黑洞是封闭的,那白洞就在它的中心,这是唯一合乎逻辑的推理。那黑洞内部的物质密度、温度、压强就不可能是一致的,必然是越近中心越高,这也是合乎逻辑的推理。物质越密,光速越低,这是已知的事实,因而黑洞内光速应是越近中心越低,也是合乎逻辑的。晶体内光速的双折射已表明,光速也可为场强而改变。从而,光速与时空的状态(物质分布密度及场的强度)有关,这也是合乎逻辑的推理。因而,黑洞的视界表面光速也不会都是每秒三十万公里。光在强引力场中弯曲,并非一定要用空间弯曲来解释,光子在引力场中作变速运动,其路径就弯曲了,就更合理。 当一些科学家力图建立一个完美的、彻底地阐明宇宙和物质演化奥秘的最终理论之时,我则认为,不要说个人,就是全人类对于客观世界的认识也是不可能穷尽的(无论是广度上还是在深度上),最终理论是不可能得到的。我只力求建立一个与现有的科学兼容并蓄的、逻辑上自洽的、比前人前进一步而为后人拓展出继续探索空间的理论。我将自己的理论称之为正交的多度规多宇宙理论。 量子力学指出:量子现象服从统计规律,不服从因果律,但没能说明其缘由。因而,爱因斯坦至死都不信服它。正交的多度规多宇宙理论则指出:包括宇宙中心黑洞和反宇宙在内的多宇宙对于我们所在的宇宙的度作用力来自类空空间,而作用点在于我们的类光空间,这就导致我们见到的量子现象(在类时空间内)服从统计规律而非因果律。度作用使时空量子化、频谱化,导致在其中运动的粒子或波呈现波粒二象性。物质不可能进入绝对零时空,因而对度规S而言,⊿S≠0,这就是测不准律的缘由。宇宙也不可能膨胀到无穷远,因而,物质不可能进入绝对∞时空,从而奇点0和∞应从量子积分区中排除,量子力学中的奇点困惑和发散困难应能排除。 面对微观世界的中微子既有静止质量又以30万公里/秒的光速运动;宇观世界,天文观测到有二个星系以远高于30万公里/秒的速度分离运动;一些科学家开始怀疑爱因斯坦相对论的可靠性。正交的多度规多宇宙时空理论则指出,爱因斯坦相对论认定真空光速是一常数,任何有静止质量的物体不可能以此光速运动,更不可能超越此光速。而真空光速是要在大爆炸的波阵面处才能测到的。我们测到的光速是我们所在的宇宙相对于中心黑洞的运动速度(中心黑洞的视界光速),即我们这个运动坐标系的运动速度,根据相对论,它也就是在我们所在的宇宙内测到的光速--星际空间相光速。而有静止质量的物体以同相光速运动,甚至超相光速运动是可能的,不过会发生契仑可夫辐射。这正是中微子振荡衰减的缘故,也是太阳中微子的实测值远比理论值低的原因。中微子震荡衰减成光子,用实验来验证此,是检验正交的多度规多宇宙时空理论的正确与否的一个方面。正交的多度规多宇宙时空理论指出,那二个星系之间有一个共同的黑洞,当它们的分离速度超过80万公里/秒时,它是个第一类类星体,是颗亮星。二个星系中有一个是反物质星系。由此也可检验该理论的正确与否。因而,这二个看似与爱因斯坦相对论相悖的事例,实质是表明了人们对光速的误解,而非相对论不对。正交的多度规多宇宙时空理论运用相对论和量子论推导出真正的真空光速应为80万公里/秒,并推导出光速与物质分布密度和场强的关系式,现代物理实验是可以来检验这个关系式的正确与否的。 在相对论提出之前,人们认为牛顿力学是完美的;而在相对论深入人心后,人们又认为牛顿力学仅仅是相对论的一个近似。而我则认为,建立于宇宙大爆炸始点的绝对静止坐标系中,牛顿力学还是严格成立的。只是这个坐标系原点是在宇宙中心黑洞的中心,不在我们所在的宇宙内,我们相对于宇宙中心黑洞有相对运动。因而,在我们所在宇宙这个相对运动坐标系中,牛顿力学才成为相对论的一个近似。现今的单度规连续时空的相对论则是正交的多度规多宇宙时空理论的低物质密度、弱场及相对运动变动范围不太大时的一个近似(地球周围的太空就是这样)。由于爱因斯坦相对论使用连续时空几何,量子力学是使用离散时空几何。时空几何不统一是二者难以结合的一大障碍。将光速视为一个不变的量,导致引力与强相互作用无法统一,是相对论与量子论难以统一的第二大障碍。正交的多度规多宇宙时空理论扫除了这二个障碍,于是这二大理论结合的统一场方程组建立起来了。在不考虑度作用和单一时钟的观念下,方程组退化为量子力学的方程组。 从正交的多度规多宇宙时空理论看来,超弦理论的二个基本点是有道理的:一是基本粒子都是超弦,有静止质量的粒子是闭弦(或圈量子)的纽合物--二色互补粒子(夸克或胶子)对或三色粒子(夸克或胶子)构成无色环的纽合物;无静止质量的粒子(胶子、光子、引力子是同种物质的三个不同的宇称态,在强和弱相互作用耦合时合三为一;在强和弱相互作用去耦时,色胶子分为光子和引力子)是开弦,二者是可以相互转化的;二是时空至少是十维的,九个空间维,一个时间维。不过,正交的多度规多宇宙时空理论说,时空至少是十二维的(三度规的),有九个空间维,三个时间维,但独立的时间维只有一个,因为有二个时间约束方程。至于我们只能看到三个空间维,是因为另二度与我们所在的度正交,在我们的度规上的投影是一个点,因而我们看不到,并非是其它六个维卷缩着!如果超弦理论引入多度规时空观念,它应该可以走出其当前的困境。把它说成是"伪科学"是错误的。说是数学游戏,也是不对的。相反,我认为,正交的多度规多宇宙时空理论可能也需要运用丘成桐空间几何或李群代数才能分析得更为严密和深入。
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