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科学巨变:黑洞之谜已经被解开

2019-6-9 21:09| 发布者: 王铧| 查看: 252| 评论: 0|原作者: 科学点亮人间

摘要: (企业心文化建设—诸子百家智慧学院)提示:当今科学界最具影响力的谜团为:引力之谜、暗物质暗能量之谜、黑洞之谜、月球诸多谜团等,目前这些谜团已经被解开,点击 (首页 >精选文章 >新科学) 就可以看到这些文章 ...

1. 黑洞理论

黑洞理论没有明确是谁创立的,所有关于黑洞的理论都是广义相对论的推论,但爱因斯坦从没提过“黑洞”这个概念。爱因斯坦在1915年创立广义相对论。1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦引力场方程的一个解。这个解表明,如果将大量物质集中于空间一点,其周围会产生奇异的现象。即在质点周围存在一个界面——“视界”,一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。

(企业心文化建设—诸子百家智慧学院)

在1969年,美国物理学家约翰·阿奇巴德·惠勒在纽约的一次会议上阐述爱因斯坦的理论,为了说服场下听众,他灵机一动,冒出了"黑洞"这个词,以描述这些恒星可怕而充满戏剧性的命运。“黑洞”一词从此流传开来。

黑洞即使真的存在,人类也发现不了,因为连光线都逃脱不了它的引力。最早证明黑洞存在的就是斯蒂芬·威廉·霍金,其证明黑洞存在的方法说来也很简单,因为在自然状态下的宇宙空间中,只有黑洞才能发出阿尔法射线,科学家们也正是利用这种方法来证明黑洞的存在和观察研究黑洞。

霍金是英国剑桥大学应用数学及理论物理学系教授。他是当代最重要的广义相对论和宇宙论家,是当今享有国际盛誉的伟人之一,被称为在世最伟大的科学家,还被称为“宇宙之王”。 70年代他与彭罗斯一起证明了著名的奇性定理,为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他因此被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。

霍金除了证明黑洞存在“霍金辐射”之外,还证明了黑洞的面积定理,即随着时间的增加黑洞的面积不减。霍金还证明,每个黑洞都有一定的温度,而且温度的高低与黑洞的质量成反比例。也就是说,大黑洞温度低,蒸发也微弱;小黑洞的温度高,蒸发也强烈。相当于一个太阳质量的黑洞,大约要1x10^66年才能蒸发殆尽;相当于一颗小行星质量的黑洞会在1x10^-21秒内蒸发得干干净净。

霍金把看不见、摸不着的、也没有任何证据证明的黑洞描绘得如此细腻、如此清晰,如此活灵活现。可以说,黑洞理论是霍金一生心血和智慧的结晶。如果黑洞被证明不存在,霍金有何感想?

2. 大质量星系中心几乎都有黑洞——超大质量黑洞

黑洞的引力巨大,没有任何东西能逃脱它的掌心,其中包括光在内,因此,黑洞是不能够被真正看见的。人们无法通过光的反射来观察它,只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。如果星系中存在黑洞,星系中的气流和尘埃会围绕黑洞形成一个涡流盘,涡流盘里面比较稀薄的部分叫做吸积盘,它被加速到光速向黑洞螺旋前进。如果能够很清晰地观察到吸积盘,科学家就会推断存在黑洞。

2004年5月,Paolo Padovani及其他天文学家发表了他们发现在银河系以外30个超大质量黑洞。从那时开始,科学家们便相信每一个大质量星系的中心都包含一个黑洞,这类黑洞叫超大质量黑洞,其质量一般约为星系总质量的0.5%。2008年,德国科学家宣布银河系中心存在超大质量黑洞。这一黑洞距地球2.7万光年,质量是太阳的400万倍。超大质量黑洞的一个显著特征是:星系中心出现喷流现象。图1所示是银河系中心半人马座A的彩色合成图像,显示了从其活跃的星系中央黑洞喷射出的瓣叶结构和喷流。这张图像采用数个不同的波段数据合成。

最新超级计算机模型显示,星系中心超大质量黑洞可能起源于宇宙最早期星系碰撞,质量是太阳数百万倍至数十亿倍的超大质量黑洞通常存在于每个星系的中心区域,天文学家现发现超大质量黑洞存在于宇宙形成之初的10亿年内。

3.银河系的外形

银河系是太阳系所在的恒星系统,包括1500~4000亿颗恒星和大量的星团、星云。银河系的外貌像一个中间突起的透镜,这个恒星系统的半径大约为25kpc,厚度大约为1~2kpc。它的主体是银盘,银盘的厚度为2kpc。银盘中心有个隆起的球形部分叫核球,它是恒星星际物质的密集区,核球的半径大约为4~5kpc。核球的中心部分叫银核,它的半径大约3kpc,是银河系恒星最密集的地方。银核的中心叫银心,它就是银河系的中心。

从银河系的整体布局来看,核球半径大约只占银盘半径的1/6。

4. 星系旋转的推动力

运动是宇宙的基本属性,而推动宇宙运动的动力来源就必然成为解决宇宙问题的关键。旋转是星系的基本属性,而推动星系旋转的动力来源就必然成为解决星系问题的关键。也就是说,是什么力量推动星系旋转的?找到了这个推动力,有关星系的问题就会迎刃而解!

我们今天看到的所有星系都起源于宇宙大爆炸,要解开星系旋转的推动力问题,还得从宇宙大爆炸的起点开始讨论。

在宇宙大爆炸的初期,物质的主要存在形式是中子、质子和电子,所以我们今天所看到的星球和星系都是由中子、质子和电子演变而成的。那时,物质的密度非常大,中子、质子和电子被高度挤压在一起。它们转变成原子的过程需要吸收热能。所以,在大量的中子、质子和电子转变成恒星的过程中,需要吸收大量的热能。在太阳的形成过程中,有1.262×10^44焦耳的热能转变成太阳的核能,产生高达30多亿度的温度差,从而形成了拥有强大旋转力的太阳漩涡,详情请看我以前的文章。在这个转变过程中,太阳漩涡的旋转能量等于太阳吸收的热能。用Eo来表示太阳漩涡的旋转能量,则Eo=1.262×10^44焦耳。恒星漩涡的旋转能量可以用如下公式来计算:

Eo=ξM(1-η)……(1)

公式(1)中,ξ=6.345×10^13焦耳/公斤,为每公斤物质含有的核能。M为恒星的质量,η为恒星中氢的含量。通常情况下,恒星中氢的含量很少,可以忽略,则上面公式可以改写为:

Eo=ξM ……(2)

在宇宙大爆炸的初期,温度很高,估计超过30亿度;物质的密度非常大,会产生无数恒星漩涡。但恒星漩涡的分布很不均匀,有些地方的漩涡数量非常密集,大量集中,这种地方称之为漩涡密集区。在漩涡密集区的周围,漩涡数量很稀疏,非常分散。每个漩涡吸收的热能都按公式(2)来计算,则漩涡密集区吸收的总热能就等于这个区域内所有恒星漩涡吸收热能的总和。在漩涡密集区的周围,漩涡分布密度小很多,它们吸收的热能也小很多。于是,在漩涡密集区内部和它的周围之间就形成了温度超过1亿度的巨大温度差,在巨大温差能量的推动下,便产生了星系漩涡。很显然,星系漩涡的旋转能量主要由漩涡密集区吸收的总热能来产生。随着时间的推移,宇宙在按照爆炸时产生的初速度V0的方向和速度不断地扩展。漩涡密集区的面积在不断地扩大,漩涡与漩涡之间的距离在逐渐增大。当这些漩涡全部转变成恒星时,漩涡密集区就转变成星系的核心区,称之为星系核心A区。

在星系的形成过程中,星系核心A区是作为一个整体出现的,所以,A区的旋转应该属于刚体旋转。在A区内部,各处的旋转角速度都一样,线速度V随着距离R的增大而急速上升,也就是图1所示的开头部分急速上升的直线段。

5.星系几乎不存在引力势能

根据上述内容,星系旋转运动的推动力主要由漩涡密集区吸收的总热能来产生,这个总热能产生了星系的旋转能量E0。在E0出现之前,不存在星系,自然就不存在星系的引力势能和星系的运动动能。很显然,星系的引力势能和星系的运动动能是在E0出现之后才产生的。这表明星系的引力势能和星系的运动动能是由E0转变而成的。用Eh来表示星系的引力势能,用Er来表示星系的运动动能。根据能量守恒定律,它们之间应该有如下关系:

E0=Eh+Er ……(1)

对于某个星系来说,E0是固定不变的。根据公式(1),当Er变得比E0小很多时,引力势能Eh才变得很大。在恒星系统中,Er与E0相比可以忽略不计,则公式(1)变为: E0=Eh。这个等式表示恒星的旋转能量已经全部转变成恒星的引力势能,在这种情况下,恒星的引力势能达到了最高境界。详情请看我以前的文章。但在星系中并未出现这种情况。图2所示是银河系临近星系的旋转曲线图。

根据图2所示,星系中大部分恒星的运动速度在每秒150至340公里之间。每个星系的恒星数量都非常庞大。例如,银河系的恒星大约有3000亿颗,银河系的运动动能Er就等于3000亿颗恒星运动动能的总和。银河系中,恒星的运动速度按照220公里/秒来计算,每颗恒星的质量按太阳的质量来计算,则银河系的总质量M=5.967×10^41公斤,银河系的运动动能为:

Er=(1/2)×MV^2=1.444×10^52焦耳

计算结果表明,银河系的运动动能Er非常巨大,它应该非常接近银河系的旋转能量E0。这意味着银河系的旋转能量E0几乎全部转变成银河系的运动动能Er。根据公式(1),当Er≈E0时,银河系的引力势能Eh≈0。这个推理结果表明,银河系几乎不存在引力势能。由银河系的情况进行类推,宇宙中所有星系几乎都不存在引力势能。

引力是由引力势能产生的,星系没有引力势能,就意味着星系没有引力。

6.星系中心不存在黑洞

黑洞的引力巨大,没有任何东西能逃脱它的掌心,其中包括光在内。根据上述内容,星系不存在引力势能,而引力势能的方向是指向星系中心的。所以,在星系的中心就不可能存在由星系引力势能产生的引力。在这种情况下,星系中心就不可能存在引力巨大的黑洞。

目前,就有证据表明在银河系中心不存在黑洞。

美国国家航空航天局于2013宣布,天文学家们在紧邻银河系中心的区域发现了数十颗庞大而且非常明亮的恒星,见图3所示。能够发现这些恒星还要感谢美国的“钱德拉”X射线太空望远镜。它们距离银河系的中心区域只有95亿公里(小于1光年)。要补充的是,地球到银河系中心黑洞的距离大约为2.6万光年。此次发现的这批恒星的体积大约是太阳的30-50倍,亮度则达到了后者100倍。如果在银河系的中央存在着一个巨型黑洞,它附近的恒星早就给它“吃”光了,在它的附近怎么可能存在如此多庞大的恒星?

7.星系边缘的恒星产生高速运动的原因

根据图2所示,当R≧13kpc时,恒星的运动速度非常大而稳定。在星系Sa NGC中,恒星的运动速度就达到340公里/秒。为什么在距离星系中心较远的地方会出现大量高速运动的恒星?答案很简单:因为星系没有引力势能。引力是由引力势能产生的,星系没有引力势能就意味着星系没有引力。在这种情况下,恒星的运动就会保持着产生星系漩涡时的运动状态。星系漩涡形成于宇宙大爆炸的早期,那时,星系漩涡的半径非常小,漩涡旋转的速度非常大,漩涡边缘物质的运动速度自然也很大。星系漩涡的边缘分布着大量的恒星漩涡,它们会跟随星系漩涡的旋转方向快速运动。星系边缘的恒星就是由这些恒星漩涡产生的。在没有引力约束的情况下,这些恒星的运动速度不可能发生根本性改变,仍然保持着刚诞生星系漩涡时的高速运动状态。换言之,目前星系边缘恒星的运动速度就等于刚产生星系漩涡时漩涡边缘的旋转速度。

如果星系存在强大的引力势能,存在强大的引力,那么,按照开普勒运动曲线(请看图4所示),在星系的边缘就不可能存在大量高速运动的恒星的!所以,从目前星系边缘出现大量高速运动的恒星的情况来看,星系不可能存在引力势能,不可能存在引力!

8. 星系中心出现喷流的原因

虽然星系不存在引力势能,不存在引力,但在星系核心A区的内部却具有强大的引力。这个引力并不是由星系的引力势能产生的,而是由A区内部所有恒星的引力势能的总和产生的。这是因为恒星拥有引力势能,在A区内部恒星非常密集,恒星与恒星之间的距离较短,它们的引力势能可以互相交织、融合在一起。在图3所示中,在银河系的中心就发现了数十颗体积大约是太阳的30-50倍,亮度达到了后者100倍的恒星。这些发现仅仅是银河系中心的冰山一角,更多、更大的恒星仍然在等待科学家们去发现。

星系核、星系中心出现的喷流现象,其喷流方向全部垂直于星系核或星系的旋转盘,与它们的旋转轴同向。在图1中,银河系中心的喷流与银河系的旋转盘垂直,银河系的旋转盘也就是银盘。在图5中,星系核中心的喷流与星系核的旋转盘垂直,与它的旋转轴同向。

图7至图9展示了更多星系的旋转盘。

为什么星系核、星系中心出现的喷流全部与它们的旋转轴同向?为什么这些喷流不出现在它们的旋转盘内?黑洞理论是无法解释这种现象的。这表明黑洞理论有问题。

如果星系核、星系中心不存在大质量的黑洞,问题就容易解决了。按照上面的理论,星系核、星系中心的引力是由星系核心A区内部所有恒星的引力势能的总和产生的。在银河系中,星系核心A区就是银核,它是一个扁平的球体。银核的半径大约为3kpc(9786光年),其厚度的一半大约为2kpc(6524光年)。把A区内部所有恒星的引力都分解为Y轴方向上的引力和垂直于Y轴方向的X轴方向上的引力,见图6所示。在Y轴方向上的引力的合力用F2来表示,在X轴方向上的引力的合力用F1来表示。

在图6中,当星系核或星系转盘内的气体沿着引力F1的方向流动到O点时,如果F2比F1小很多,那么,在引力F1的向心挤压下,气体必然会沿着压力较小的Y轴方向运动。很显然,F1-F2的差值越大,气体沿着Y轴方向运动的速度就越快。在银河系中,银核厚度的一半大约为6524光年,星系中心O点就处在银核厚度的一半之处。从O点开始沿着Y轴方向到银核边缘的距离,也就是从O点到b点的距离,其压力的分布必定是由大到小,O点的压力最大,b点的压力最小。如果F1非常强大,F2与F1相比可以忽略不计,那么,b点处的压力几乎为零。在O点强大压力的推动下,在从O点到b点的距离范围内,气体必然呈现出加速运动的态势,由此而产生喷流现象。这就是星系或星系核产生喷流现象的原因。很显然,产生喷流的推动力就是F1与F2的巨大差值。

如果星系核、星系的中心有大质量的黑洞,那么,由它产生的引力在球形全方位上的分布必定对称于黑洞中心,就不会出现图6所示的引力分布情况,就会出现F1=F2的情况,由此造成的结果必定是:在星系核、星系的中心绝对不会出现喷流现象!这个结果显然与现实不符。这表明在星系核、星系的中心根本不存在大质量的黑洞!

结论:黑洞事件是由经典理论错误引发出来的、严重违反物理学常规的子虚乌有事件。宇宙中根本就不存在黑洞。黑洞理论搞乱了整个宇宙科学,误导世人超过半个世纪之久。它的性质与暗物质、暗能量事件有些不同,因为黑洞理论是纯粹捏造出来的理论。

到目前为止,我已经发表了22篇解开宇宙谜团的文章。从解开地球水的起源,到破解月球的谜团;从解开太阳能量起源之谜,到破解太阳活动的谜团;从解开宇宙运动的推动力之谜,到破解引力、暗物质、暗能量、黑洞的谜团。一路破迷如履平地,几乎把整个宇宙科学最具影响力的谜团破解通透。现在,是时候给这些文章起个总名称了。起什么名称比较好呢?就叫“宇宙还原论”吧!取其“还原宇宙本来面目”之意。

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