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黑洞會產(chǎn)生輻射嗎?

 潘海露 2023-02-05 發(fā)布于江蘇
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中國有一部著名的古典小說叫《西游記》,,書中主人公孫悟空大鬧天宮,,被如來佛抓到了手里??v使悟空一個跟頭可以翻出十萬八千里,,但卻無論如何也沒有逃出如來佛的掌心。

黑洞也是如此,,任何物體一旦落入黑洞之中,,就再也無法離開了。雖然,,黑洞概念是在廣義相對論建立之后提出的,,被認為是廣義相對論的預言,。然而,實際上,,根據(jù)萬有引力公式,,也存在黑洞現(xiàn)象。都是當天體的物質密度足夠大時,,即便是光子也無法掙脫該天體引力勢能的控制,。因為,物體的質量越大,,其受到天體的引力也越大,。這就好比是自己與自己拔河,將一根繩子繞在一個柱子上,,繩子的一頭拴在腰上,,另一頭則用手使勁往后拽。你使的力量越大,,身體受到反向的拉力也就越大,。所以,物質一旦落入黑洞,,只能無限地跌進該天體的中心,。

根據(jù)現(xiàn)代科學的認識,空間不空和物質不實,,以及宇宙是量子化的,。宇宙由兩大類物體組成,其一是離散的量子,,包括基態(tài)量子構成空間和激發(fā)量子成為能量,;其二是封閉的量子,即由高能量子組成的封閉體系,,就是我們通常所說的物質,。

作為封閉體系的物質,在黑洞的內部,,因為無法抵抗引力的作用而無限地聚集,,使物質解體,還原為離散的量子,。于是,,物質的解體,終止了引力的存在,。在黑洞中只存在量子之間的彈性碰撞,,由原來的相互吸引轉變?yōu)橄嗷ヅ懦狻K裕?strong>黑洞與其他由物質組成的天體不同,,黑洞是一個巨大的能量團,由無數(shù)個高能量子構成。從這個意義上來說,,黑洞是宇宙中最大的基本粒子,,與電子和質子屬于同一層次的物質。

根據(jù)人類認識的基本原則,,“凡是具體的,,都是有限的 ?!?既然黑洞是一個具體的天體,,那么其壽命和能量也一定是有限的,不可能只吸收能量且萬世永存,。因為,,任何物體的封閉性都是介于0~1之間的,封閉性絕對為0或1的物體都是不存在的,。

首先,,黑洞會通過對空間量子的碰撞對外輻射能量。否則的話,,也不可能形成引力場,,吸引其他的物質。

其次,,根據(jù)量子力學,,封閉體系是由粒子的高速運動所形成的,具有隧道效應,,即有少量粒子會不受空間的束縛,,逃離封閉體系。黑洞就是一個巨大的能量封閉體系,,其中必然會有少數(shù)量子脫離黑洞,,表現(xiàn)為黑洞對外輻射能量。而且,,越是高能量子,,其逃逸的概率就越大。所以,,黑洞對外輻射的能量主要是高能量子,,如x射線和中微子等。

最后,,即便是已經(jīng)跌入黑洞的高能量子如光子和x射線等,,也不會立刻受到黑洞的束縛,有一個滯后的時間差,。因為,,高能量子受到黑洞的束縛,,是通過與空間量子的碰撞來實現(xiàn)的。當物質受到量子空間的擠壓,,會由原來的封閉體系解體并還原為離散的高能量子,。于是,高能量子從物體中釋放出來時,,并不會立刻就完全受到黑洞的束縛,,存在著一個由服從物體到服從黑洞的變化過程。對于這一變化過程,,我們可以用光子的半變換距離Rc來描述,, 并以指數(shù)的形式發(fā)生實際的變換。所謂半變換距離就是當光子行至該距離時其服從光源和空間的狀態(tài)各占50%,。由于光子的自由程為cτ20/τ,,半變換距離需要碰撞的次數(shù)是τ0/τ,所以光的半變換距離為上述兩者的乘積,,即

Rc = (τ30/τ2)× c ≈ 106 cm

其中,,Rc為光子的半變換距離;τ0為基態(tài)量子的弛豫時間,,可以由宇宙的背景輻射溫度T0換算出來,;τ為光子的弛豫時間;c為光速,。于是,,光速的變換率(η)

η = 1 - e-r/Rc = 1 - e-rτ2/cτ30

其中,r為光子的實際傳播距離,,只有當光子的傳播距離遠大于光子的半變換距離時,,該光子才會受到空間的束縛而無法逃離黑洞。

從上述公式中我們看到,,由于半變換距離的存在,,光子服從空間的變換存在著滯后效應。光子的能量越大,,光子的慣性運動就越大,,其需要受到空間束縛的距離就越長。比如,,X射線的半變換距離要比可見光子的半變換距離長得多,。反之,空間的能量越大,,表明空間的效應就越大,,則光子的變換距離就越短。

類似光子服從空間束縛滯后性的例子,,在日常生活中也是很常見的,。比如,,一個中國人到美國生活,并不是一踏入美國國界就立刻成為具有美國文化和思想意識的美國人,。由中國人轉變?yōu)槊绹耸切枰獣r間的,,相對于進入國界這一行動來說,其思想意識的轉變有一個滯后期,,存在著一個具體的轉變過程。這個轉變過程的長短,,與該中國人的年齡及其與美國人的接觸程度等直接相關,。有些小孩通過在學校與當?shù)睾⒆咏佑|和接受教育,很快就本土化了,;而一些老華僑一直生活在唐人街,,幾十年過去了,其思想意識仍然停留在中國傳統(tǒng)的文化之中,。

邁克爾遜-莫雷實驗的測量長度只有1m,,其所用光線的半變換距離根據(jù)計算約為1000m,該實驗的誤差范圍為10-2數(shù)量級,。所以,,邁克爾遜-莫雷實驗無論是在地球表面上還是在高山上,都無法測量出空間的分布和變化,。因為,,由于光速變換的滯后,在1m的范圍內光子來不及服從空間變換,,只相對于光源(地球)以速度c運動,,與空間的具體狀態(tài)無關。這就如同我們不能期望,,在美國進行數(shù)天訪問的人,,其思維方式一下子就完全美國化了。

如果我們將邁克爾遜-莫雷實驗加以變革,,使該實驗的長度超過1000m,,就有可能觀察到光子受空間的影響,使干涉條紋呈現(xiàn)出周期性的變化,。因為根據(jù)計算,, 地球的質量與地球的半徑之比,遠小于其他天體的質量與各個天體到地球的距離之比的集合,。所以,,地球并不拖拽空間,屬于牛頓的絕對空間,。反之,,遙遠的天體發(fā)出的光,,其傳播的距離遠大于半變換距離。因此,,星光由最初相對于光源以速度c運動轉變?yōu)橄鄬τ诳臻g以速度c運動,。在這一轉變過程中,為了保持能量的守恒,,光子的部分勢能轉變?yōu)閯幽?,表現(xiàn)為星光的紅移現(xiàn)象,這就是光的運動紅移,。

綜上所述,,黑洞并不是絕對的只進不出。如果黑洞附近的物質經(jīng)過不斷地吸收而變得稀少,,使黑洞再也無法吸收到足夠多的物質時,,就會因高能量子的輻射而逐漸地失去能量,開始由黑洞逐漸地轉變?yōu)榘锥?/strong>,。當然,,這一過程是很漫長的,因為黑洞的輻射概率很低,,所以黑洞的壽命較長,。所以,在多數(shù)情況下,,我們看到的,,是輻射高能量子的黑洞。

霍金也曾預言黑洞輻射高能射線,。不過,,他所說的射線并非是從黑洞中輻射出來的。霍金輻射是來自于黑洞邊緣的正負粒子對,。當一個粒子跌入黑洞時,,另一個相反的粒子就會反向地逃逸出來,表現(xiàn)為黑洞對外輻射能量,。

這種理論需要假定空間是由粒子對構成,,而且輻射出來的應該是基本粒子而不是x射線。此外,,我們也不知道粒子對中的兩個粒子有何分別,,為何不都進入黑洞,亦或是只有正物質受到黑洞束縛,?還是逃出的粒子正負都有,,兩者的結合以x射線的方式逃逸出來?如果是這樣的話,根據(jù)能量守恒,,落入黑洞的粒子豈不是要成為負能量了嗎,?此外,霍金輻射,,沒有提供黑洞內部的輻射機制,,從而無法說明黑洞變白洞的物理機制 。然而,,黑洞肯定不會始終黑下去,,并且越來越黑(大)。

總之,,黑洞并不象通常所認為的,,只進不出并會一直存在下去。黑洞會對外輻射少量的高能量子如x射線或更高能量的量子,。黑洞不黑,只是其輻射的能量太高,,我們人眼是感應不到的,。而且,只要輻射的能量大于吸收的物質(能量),,則黑洞勢必會降低其束縛的能力,,使較低能量的量子也開始輻射出來。于是,,黑體失去能量的速度會有一個加速的過程,,最終以超新星的方式將其之前收集的能量全部釋放出來。在最后的輝煌中,,黑洞結束了其詭異的一生,。

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