《黑洞之谜若干问.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《黑洞之谜若干问.docx（9页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、黑洞之谜若干问 银河系中心有黑洞吗? 科学家通过日本的X射线天文卫星，在观测一个名为“MCG-6-30-15”的活跃星系时突然发觉，来自这个星系中心的X射线发生了“引力红移”，这令科学家们兴奋不已。 所谓“引力红移”，用爱因斯坦的广义相对论说明，即是在强引力作用下出现的时间好像变慢其实应是光波长变长的现象，这是非黑洞理论无法说明的。这个现象的确认，其意义就相当于干脆观测到黑洞。于是，许多科学家由此达成了共识：全部星系的中心都应存在巨型黑洞，我们所在的银河系也不例外。 然而不久前，美国国家航空航天局出人意料地宣布，天文学家们在紧邻银河系中心的区域，发觉了数十颗浩大而且特别光明的恒星。这一发觉让专
2、家们万分惊诧：假如银河系的中心存在一个巨型黑洞，那么在黑洞旁边是不行能存在任何天体的。也就是说，发觉这数十颗浩大的恒星，将银河系中心存在巨型黑洞的可能性几乎降为零。 在星系的中心是否有黑洞的问题上，上述两种观测结果相互冲突，在让人们感到困惑的同时，也更激起人们揭开黑洞神奇面纱的爱好。 那么，黑洞究竟是什么样的惊奇天体? 早在1783年，英国剑桥高校的学监约翰米歇尔在伦敦皇家学会哲学学报上发表的一篇文章中指出，一个质量足够大并足够紧密的恒星会有极其强大的引力场，以至于连光线都不能逃逸。这样的恒星，虽然我们不能看到它们发出的光，但我们却可以感到它们的巨大引力。 17301年，法国闻名的数学家、天文
3、学家拉普拉斯，依据牛顿的引力定律也预言了黑洞的存在。他说：“一个密度如地球而直径为250个太阳的发光恒星，由于其引力的作用，将不允许任何光线离开它。由于这个缘由，宇宙中最大的发光天体也不能被我们望见。”他当时称这种天体为“黑暗的一团”。 进入20世纪，广义相对论的一些论点支持了上述黑洞的预言。爱因斯坦通过严格计算发觉，这种特别的天体所产生的引力是如此强大，能够扭曲空间与时间，将大量的物质与能量压缩到一个很小的点上“奇点”，没有任何物质能够从中逃脱，即便是光也没有可能。 此后，德国天文学家K史瓦西于1916年提出了广义相对论球对称引力场的严格说明，并在其中明确地提出了黑洞设想。他认为，在高致密天
4、体或大质量天体四周某一区域内，逃逸速度等于光速，任何物质和辐射都不能逸出。也就是说，当恒星的半径小于一特定值时，就连垂直表面放射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指任何物质包括光在内，一旦掉进去就再不能逃出。这就是后来在天文学上常说的“史瓦西半径”。 根据“史瓦西半径”的设定，一个质量和太阳一样的黑洞，它的半径应当只有2.95千米(现在太阳的半径为73万千米)，而质量和地球一样的黑洞，它的半径应当还不到0.9厘米。 20世纪60年头，美国物理学家惠勒将这种天体命名为“黑洞”。从今，黑洞这个名字就叫开了。 科学家们给黑洞的基本定义是：一个具有封闭视界的天体，引力巨大，外来的
5、物质和辐射能进入视界以内，但视界内的任何物质包括光线都不能跑到外面来。这个视界就是黑洞的边界。 依据以上对黑洞的描述可以发觉，假如银河系中心有一个巨型黑洞，由于它所具有的巨大引力，可将它四周的全部物质都吸引进去。也就是说假如紧邻黑洞的四周有恒星的话，它们必将被撕裂后吸引到黑洞的“血盆大口”之中。然而惊奇的是，天文学家们在紧邻银河系中心的区域内，竟然发觉了数十颗体型完好且浩大无比的恒星，可以说，这就基本解除了银河系中心有巨型黑洞的说法。 星系的中心原委有没有黑洞，是否银河系中心没有黑洞，其他星系的中心也没有黑洞?还是银河系只是一个特别，不解除其他星系中心有巨型黑洞的可能?假如银河系中心有黑洞的话
6、，它会不会因为特别的缘由，可以将包括恒星在内的其他物质“关”在门外?类似这样的一些问题，有待于科研人员不断探究，逐步找到正确的答案。 黑洞是“时空隧道”的入口吗? 真的有“时空隧道”吗? 此说源于11018年，美国天文学家索恩和他的两名学生，共同发表文章论述“虫洞”的特性，认为假如“虫洞”开通了黑洞与白洞两个奇点之间的一条神奇通道，这条通道开在现实的三维空间之外的超空间里，就可通过这条捷径从黑洞钻进奇点，从一个特别遥远的“白洞奇点”钻出，这样一种旅行是即时的，等效于超越光速。 然而，一些科学家对此结论难以接受。霍金一起先就持反对的看法，认为时间只能向前不能向后的特性是不容破坏的，物理学定律不允
7、许有什么“时间机器”可以使时间倒流。但索恩的回答是：“在物理学深刻相识量子引力理论之前，我们谁也不能下结论。”美国物理学家福特和罗曼也指出，相对论并没有严格解除快于光速的旅行或时间旅行。时间旅行需具备“虫孔”和“负面能源”两大条件。宇宙间不同的时间和空间通过“虫孔”可以互通。“负面能源”可以抗拒引力用来打开“虫孔”，稳定“时间隧道”。英国牛津高校理论物理学教授强森也信任，有朝一日，人类将能够邀游宇宙，纵横古今。 就在两种对立的说法相持不下时，霍金变更了看法。他公开承认时间旅行的可能性，使得幻想穿梭于历史中的人们感到异样兴奋。他说：“当科学尚未能让人类登上前所未有的奇异境地之前，科幻小说早已使我
8、们在各种异想天开的可能性中先行尽游”他表示，一旦他把相对论及量子论结合在一起思索比照，发觉超光速星际旅行极可能将会造成使人们回到过去的结果时，天文物理学最终迈向一个崭新的纪元! 时至今日，信任人类能够通过所谓的超光速旅行而回到过去的人越来越多，这不但是人们出于对时间倒流的奇异想法极为热衷，而且关键问题是它与“奇点”的理论相衬托，甚至传闻有许多真实事务能够佐证 11010年9月9日，在南美洲委内瑞拉的卡拉加机场限制塔上，人们突然发觉一架早已淘汰了的“道格拉斯型”客机飞临机场。经核查，这架客机是泛美航空公司914号班机，它是于1955年7月2日从纽约起飞，飞往佛罗里达，突然途中失踪，始终找不到。当
9、时认为该机掉入了大海，机上的五十多名乘客全部赔偿了死亡保险金。而35年之后，当这些乘客回到美国的家里，令他们和家人都大吃一惊：在乘客的眼里，孩子们和亲人都老了；而在家人的眼里，乘客仍和35年前一样年轻。美国警方和科学家们特地检查了这些人的身份证和身体，确认这不是闹剧，而是确凿的事实。 类似的事务还有数十起。这些传闻虽然未经官方证明，听起来“神乎其神”，但根据黑洞理论去比照，这些事情是有发生的可能的。因为在黑洞中， 时间和空间的概念迥然不同，用“洞中方一日，世上已十年”，或者“仙境一日，凡世千载”来描绘黑洞都不能算是准确的，因为这个“洞”或“仙境”之中连1秒钟的时间都没有，没有时间也就没有三维空
10、间，完全是即时的。 现今，世界上出现的许多不解之谜，只要与时间和空间的奇妙有关，那就预示着与这神奇的黑洞有关。不过，有学者持相反的看法，认为任何三维物体都不能进入黑洞，只能不相容地“穿”过黑洞。以“穿”过黑洞作为捷径，能够节约大量的时间和消耗，这应当是一种比较现实的“时空隧道”。但你若想进入黑洞中，就必需变更物体的性质，把自身变成无形物，变成原始的宇宙射线，变成某种波，这样的话，你就不复存在了。 原委有没有“时空隧道”?它是属于人们的“科幻作品”，还是确有其事?由于它与黑洞问题紧密相关，所以，随着黑洞之谜的逐步破解，“时空隧道”的真实面目也会显露出来。 黑洞是否存在? 一些美国科学家明确提出，
11、所谓的黑洞纯属子虚乌有，根本就不存在。而另一些科学家则不赞同没有黑洞的观点。 我国的天文学探讨者则提出，黑洞可以暗能量的形式存在。暗能量黑洞内部没有质量也没有密度，整体以“虚空”的形式产生巨大的负压(即能量的来源之一)以排斥有形物体，从而形成黑洞。当宇宙、超星系团、星系团甚至星系形成时，天体巨大的爆发力和坍缩力，可在一瞬间达到光速，全部达到光速的区域，都可形成了暗能量黑洞。 如何理解暗能量黑洞? 探讨者的说明是，我们所在的这个看得见的有形物质世界，应是建立在无形暗能量世界层次形态之上的：前者有时空概念，而后者是没有时空概念的。在无形暗能量世界形态中，一切暗能量都是超光速的；而在有形的物质世界形
12、态中，一切都是亚光速的。光速是两种不同世界形态的分界岭。 不知道大家是否还记得，爱因斯坦在相对论中多次用“爱因斯坦号”列车来举例说明时空的相对关系，而这位探讨者则用航天飞机来表述暗能量黑洞的特别性质： 假设：从甲地到乙地的距离是73万公里，航天飞机的航速是每小时24万公里，因此根据常规，甲地到乙地的飞行时间应是3小时。但是，因为在甲地到乙地的必经之路上有一个暗能量黑洞，这个黑洞的直径是24万公里，于是奇迹就发生了 航天飞机从甲地到乙地的飞行时间实际只用了2小时。 这是什么缘由呢?原来，当航天飞机的头部刚刚接触到暗能量黑洞区域的边界线时，它同时已经从另一端出了边界线。也就是说，当航天飞机的后半部
13、，刚刚到达24万公里处的位置时，它的前半部分已经超过了48万公里了。尽管如此，这架航天飞机绝没有断成两截，它始终是完整的。 但有一件惊奇的事情必定要发生：假设航天飞机是在早上8点起飞的，那么，在甲地给航天飞机送行的人，和在乙地打算迎接航天飞机的人，包括乘上了航天飞机的人，此时他们的手表所标明的时间全都是8点。可是，当航天飞机穿越了黑洞抵达乙地时，曾在甲地送行的人和正在乙地迎接航天飞机的人，此时他们的手表所标明的时间都是11点，而航天飞机上的乘客，他们的手表所标明的时间却是10点。所差的时间，正好是穿越暗能量黑洞所节约的时间。根据这一结果来类推，黑洞的直径越大，那么航天飞机到达乙地时，机上的时间
14、和机下的时间就相差得越多；再进一步说，航天飞机穿越的黑洞越多，它节约的时间就越多。 这个暗能量黑洞给人们留下了这样的印象：它没有什么引力，不会把它旁边的物质吸进去，只是一个不容三维性物质进入的特别区域；这个特别区域中无论哪一个点，不但时间都等于零，而且它的“空间”对于三维性物质而言也等于零。因此，不管什么三维物质“穿”过它时，都不须要时间，都是即时性的。 但是，一维性的光线通过它时则状况不同。光线穿过黑洞会由于某种缘由发生频率变慢的状况，频率变慢即波长变长，这可能就是科学家们通过日本的x射线天文卫星，在观测一个名为“MCG63015”的活跃星系时发觉来自这个星系中心的X射线发生了“引力红移现象的缘由。 原委有没有暗能量黑洞?有什么方法能够发觉它的身影?这些问题正等待着人们去探究。 第9页 共9页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页