 鲜花( 0)  鸡蛋( 0)
|
黑洞是爱因斯坦的广义相对论最著名的推断之一。美国一位科学家最近在权威科学期刊《自然》上断言——“黑洞不可能存在!”是狂妄的主观臆断,还是禁得起科学验证的真知灼见?+ K, m) K' V$ F: V
$ k& C4 F2 r, s" w5 e
; ~ y/ D5 y! V 黑洞是科幻小说的重要素材之一,而且很多人以为天文学家已经间接地观察到了它们。但是,美国加州的劳伦斯—利弗莫尔国家实验所的物理学家乔治。查普林指出,这些可怕的时空裂缝不存在,也不可能存在。 . l7 w% C7 K" V1 N8 g
T6 S: H4 F8 A" _
7 o$ O0 d$ B3 ~$ \ 所谓黑洞其实是“暗能量星” & H' I0 }# z. I; u* ?% w
$ R$ Q& L4 J$ I
: G2 |5 z z3 G+ Q( {, E# E 在过去的一些年中,对于星系的运动的观察已经显示:宇宙约70%似乎是由一种未知的“暗能量”组成。暗能量推动了宇宙的加速膨胀。 |( j, @# B, x( d3 j$ M! `
# c. e {! K; r% d ~5 ~6 X. X
! Q) N) R. ^- x 长期以来,巨大的恒星的死亡一直被认为能够产生黑洞,但查普林认为,事实上它导致了含有暗能量的星体的形成,他声称:“黑洞不存在基本上是可以确定的事。”
3 R4 h; j" ?0 L. Z5 C. B6 h% o% \, o, G0 \/ a! E
$ i5 d" b7 E/ R; S% p
黑洞是爱因斯坦的广义相对论的最著名的预测之一,它提出了引力使时空弯曲的原理。广义相对论预言,当大质量的恒星达到极高密度时,就在空间形成了一只很深的“引力陷阱”,最终把空间弯曲到这样一个程度,以致附近的任何物体,包括光线在内被其吞灭,就好像一个无底洞,这样的天体称为黑洞。在黑洞的中心是一个奇点,那里所有的物质都被无限压缩,时空被无限弯曲。
' e3 p& k7 h$ I( h w l
. e: S9 }: l$ Y( ?+ D+ F( H) j3 I% z+ C
广义相对论与量子力学的冲突 $ l5 r* E) F7 L" x: o4 H# v
6 \, l* n5 S, [
1 Q1 Y* ]3 i9 o4 i 但是,爱因斯坦并不相信黑洞,查普林争辩道,“不幸的是,他不能清楚地说明为什么。”问题的根源在于另一个20世纪物理学的革命性的理论——量子力学,同样也是爱因斯坦协助建立起来的。, |- \/ T7 k) {8 R2 K" d
1 ^+ n F5 m/ U F% B; F+ r+ R) [ M y
$ l2 O6 R# U; E$ y. u4 q$ g 在广义的相对论中,并没有一种所谓的“格林尼治时间”让其它地方的时钟以同样的速度转动。相反,在不同的地方,重力让时钟以不同的速度运转。但量子力学主要是描述细微空间中的物理现象,因而它只有在宇宙通用的时间的前提下才会体现其理论价值,否则就没有任何意义。
7 Q% L! h0 V4 B2 R6 X' C& c2 r
2 [8 }7 N8 W) R# M* S2 B) O6 c8 Y1 {
这个问题在“视界(event horizon)”——黑洞的边界尤为显著。对于一个遥远的观察者而言,这里的时间看似是静止的。一艘掉入黑洞的飞行器在遥远的观察者看来,似乎永远地陷在了黑洞的边界;但飞船中的宇航员们却能感觉到自己在继续下降。“广义相对论预示,黑洞边界并没有发生任何变化。”查普林说。
' t+ A/ y) w5 g* Y( g* E) L7 B, B
" ~4 P+ ~, A* o7 t- K- f7 m 然而,早在1975,量子物理学家们曾经提出争议:在黑洞边界确实会发生奇怪的事情:遵守量子法则的物质对轻微干扰变得极为敏感。“这一结果很快地就被忘记,”查普林说,“因为它与广义相对论的预言不符。但是实际上,它是完全正确的。”他认为,这种奇怪的活动正是时空“量子相变(quantum phase transition)”的证据。卓别林认为,死亡后的恒星并不会简单地形成一个黑洞,而是在该时空内部,充斥着暗能量,而且这具有一些有趣的重力的效应。 . f4 S! {% I+ K
% M3 D; {- f; q) o) k% c! j
4 G, \# ?6 F B9 k _2 g 宇宙存在大量暗能量星 ' |* h6 o2 S3 `3 J+ c+ m
# K, F$ ^0 V% Y8 r' ~" O4 h3 G! S* b" c- G! V' \
查普林称,暗能量星的“表面”外看,它的“行为”与黑洞十分相似,能够产生强大的重力牵引。但是内部,暗能量的“负”重力可能会引起物质重新反弹回来。而且查普林预言,如果暗能量星足够的大的话,任何反弹出的电子将会被转变成为正电子,它将在高能辐射中消灭其它电子。卓别林表示,这种情况可以解释我们观察到的银河系中心辐射现象。而此前对于这种现象,天文学家们认为是银河系中存在着一个巨大黑洞的证据。
+ x) w+ Z Q# X5 N% n, Q1 v5 `5 S9 \& U1 _% M
7 c Y' l3 n0 r
查普林还认为,宇宙可能充满着大量“原始”的暗能量星。这类星体并不是由恒星死亡而形成,而是由于时空自身的波动起伏所导致的,就像是从冷却的液态气体中自然冒出的气泡。这些与普通物质一样具有重力效应,但是无法被观察到,它们就是人们经常提到的暗物质。 |
|