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秉着黑洞不存在的观点来议论对黑洞的观测实验及证认: chenfap 2008-10-2 13:03; 不久前一些物理学者提出了黑洞可能不存在的看法。虽然，认为黑洞可能不存在之物理学者的人数目前还不算多，但他们提出的观点和看法是值得重视的；仔细考虑一下就可发现，认为黑洞存在的理论之中是有许多缺点和问题的。要使人相信黑洞存在，必须解决这些缺点和问题。黑洞是否存在？最终要由观测和实验事实来判断。由于黑洞不能用光学的方法直接观测 , 只能间接地观测 , 故必须伴以理论上的证认。根据黑洞的大小、起源，大致可将黑洞分为三类： 1 ，恒星级黑洞， 2 ，超大质量黑洞， 3 ，原初微小黑洞。对不同类的黑洞，观测、实验及证认的方法各不相同。对恒星级黑洞和超大质量黑洞，只能观测，不可能进行实验；而对原初微小黑洞是否存在，则可以通过实验来验证，前些日欧洲大型强子对撞机 (LHC) 正式起动 , LHC 就可用来进行模拟产生原初微小黑洞的实验。据说，在 LHC 上进行粒子高速对撞实验有望在今年年底或明年进行。届时，运行方向相反的两束高速质子束流将在隧道内对撞，碰撞时将释放巨大能量，估计所造成的高温高密度的情况与宇宙大爆炸发生时相仿，只是规模较小。本博文将就上述三类黑洞分别对它们的观测或实验方法和怎样分析证认 , 作一简短介绍 , 且秉着黑洞不存在的观点来对这些观测或实验方法和怎样分析证认进行一些议论。当然，这些观测或实验方法和分析证认都是建立在肯定黑洞存在的理论和观点之上的。（一）恒星级黑洞欲图寻找的恒星级黑洞候选者必须是双星，其中致密星应是强 X 射线源且质量必须大于太阳质量的 3 倍以上。这是因为黑洞不发光，孤独的黑洞目前是无法观测到的；黑洞有吸积其伴星物质或周围物质的现象，当被吸积物质落向黑洞时其引力势能不断转化成热能，并在靠近黑洞的地方发出较强的 X 射线。恒星级黑洞都是由大质量恒星演化到晚期塌缩而成的；理论计算和分析表明 , 只当塌缩星体的质量大于太阳质量的 3 倍时，才可能塌缩成黑洞 , 否则只可能塌缩成中子星或白矮星。黑洞与其它星体的本质区别在于有无视界 , 视界存在与否必影响星体在吸积过程中所发生的光学现象。在天文观测上就是按照双星、强 X 射线源、质量大于太阳质量的 3 倍、吸积过程中所发生的光学现象的差异这几个条件来搜寻恒星级黑洞。现在，在天文观测所发现的双星中，致密星既是中子星且是强 X 射线源的个数大为超过致密星可能是黑洞且是强 X 射线源的个数。找寻恒星级黑洞首先要区别候选者是黑洞还是中子星 ? 这可以由候选者的质量和它们在吸积过程中所发生的光学现象的差异来确定 , 但由于星体在吸积过程中所发生的光学现象的差异有许多可能的解释 , 看来找寻恒星级黑洞最有力的条件还是其质量大于太阳质量的 3 倍 ; 可是 , 要观测和确定恒星级黑洞的候选者的质量是相当困难的工作。观测到符合这个条件的星体曾有力地支持了黑洞存在的看法 , 也给持有黑洞可能不存在观点的人士出了一个大难题。的确，天文观测已发现了好几个恒星级黑洞的候选者，它们的质量都超过太阳质量的 3 倍。文献只说明了塌缩星在塌缩过程中视界不可能存在 , 而并没有肯定塌缩星可以塌缩成其质量大于太阳质量 3 倍的星体。那么对天文观测所发现的质量超过太阳质量的 3 倍的星体，除了认作黑洞外，能有其它解释吗？秉着黑洞可能不存在的观点我认为其它解释是有的 , 譬如说 :1 ，也许所观测到的塌缩星的质量不单纯是其视界以内的质量，还包括其视界之外被吸积的质量； 2, 现有的黑洞理论是建立在爱因斯坦引力场方程基础之上的 , 这个场方程难以反映暗能量和暗物质的特性 , 可能须要修改 , 修改后的引力场方程也许能够既使视界不存在又能使塌缩星体的质量大于太阳质量 3 倍。如果能够排除上述两类也许以及排除持有黑洞可能不存在观点的学者更多的质疑，则有利于肯定黑洞的存在；如果不能排除上述两类也许，并且修改后的引力场方程真的能够既使视界不存在又能使塌缩星体的质量大于太阳质量 3 倍，则有利于肯定黑洞不存在。在一些物理学者未提出了黑洞可能不存在的看法之前，有些人曾乐观的估计，以为证认黑洞的存在已指日可待。现在既然提出了包括上述两类也许在内的一些质疑，不解答和排除这些质疑，就难以肯定黑洞的存在。因此我认为在目前还不能说，证认黑洞的存在已指日可待。 ( 二）超大质量黑洞超大质量黑洞存在于星系核心 , 其质量大于太阳质量之 10 的 6 次方倍至 10 的 10 次方倍 ; 主要由于恒星集团的塌缩或星系的并合等原因在星系核心形成。认为超大质量黑洞存在的根据是： 1 ，天文学上已有一些方法估算出星系核所集聚的质量和星系核的尺度，此尺度小于该星系核的质量所对应的视界尺度，故推想存在黑洞； 2 ，活动星系核具有极强的辐射，若按照黑洞的吸积机制提供能量才易于解释； 3 ，观测到许多活动星系核具有喷流现象，用黑洞能得到较方便的解释。由于星系核离地球都比较遥远，以现有的观测手段对超大质量黑洞的观测远不如对恒星级黑洞的观测那样准确。此外，对活动星系核具有极强的辐射和星系核中的吸积盘和喷流现象也可有其它的解释。譬如说 : 根据文献可以认为星系核的部分正质量有可能与引力场的部分负质量互相湮灭而发出引力波，有理由进一步认为随后引力波又可引发极强的光子辐射；星系核中的吸积盘和喷流现象也不是黑洞专有的现象，若星系核中有一个超大质量的转动星体，也可能存在吸积盘和喷流现象。总之，在天文学和天体物理学中，对超大质量黑洞的观测和证认还处在起步阶段，其缺点和问题更多。秉着黑洞不存在的观点来对超大质量黑洞的观测和证认进行质疑，理应更为容易。 ( 三）原初微小黑洞原初微小黑洞是在宇宙早期当物质密度极高时 , 由密度涨落而形成 ; 其典型质量与小行星相当 , 尺度大小则与原子核相当。微小黑洞温度都很高，有着明显的热辐射。如何观测和证认在宇宙中所存在的原初微小黑洞？这个问题现在还未很好解决。也许可望通过在 LHC 上进行的粒子高速对撞实验来解决。可是，根据 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律，不仅可推出黑洞可能不存在，还可推出宇宙大爆炸也可能不存在（以后我还会在博文中详细说明这个问题）。我赞同 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律，就当然不相信在 LHC 上进行的粒子高速对撞实验能模拟出宇宙大爆炸和产生微小黑洞。不过我认为进行这样的实验是有益的，它可判断 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律和 Einstein 守恒定律何者正确。如果在 LHC 上进行的粒子高速对撞实验真的能模拟出宇宙大爆炸和真的产生微小黑洞，则我承认我的观点错误；如果在 LHC 上进行的粒子高速对撞实验不能模拟出宇宙大爆炸和不产生微小黑洞，则至少我的观点就有可取之处了。参考文献 : Chapline G.. 2005, Dark Energy Stars. arXiv astro-ph/0503200. Vachaspati T., Stojkov c D. and Krauss L.M. 2007, Observation of incipient black holes and the information loss problem. Phys. Rev. D 76, 024005. Chen F.P. 2008,The Lorentz and Lavi-Civita conservation laws prohibit the existence of black holes,arXiv:0805.2451. 卢炬甫 , 1998, 黑洞的观测证认，物理 27 ， 529. 王伟 , 赵永恒 , 2002, 黑洞证认的新进展，天文学进展 20 ， 7. Chen F. P. 2008, Field equations and conservation laws derived from the generalized Einsteins Lagrangian density for a gravitational system and their implications to cosmology. Int.J.Theor.Phys.47,421. 陈方培 .2008, Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律及推广的爱因斯坦场方程对宇宙演化的影响 ( 引力体系协变的能动张量密度及其守恒定律与某些应用Ⅲ ). 中国科技论文在线 200804-452.; 个人分类: 未分类|5128 次阅读|1 个评论

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