黑洞里面到底是什么?上


黑洞是二十世紀(jì)天文和物理科學(xué)上的一個偉大的猜想,可以說是先通過公式計算出來的本來認(rèn)為根本不存在的事物。原子彈也是本來不存在的事物,是通過人類的想象和計算搞出來的東西。這就是人類思維的強(qiáng)大之處。但是黑洞和原子彈不同。他本身在宇宙中是大量存在的。就像人類以前也不知道有天王星海王星和冥王星。但是通過計算公式認(rèn)為他們可能存在,最終被證實確實存在。黑洞也符合這個發(fā)現(xiàn)規(guī)律。因此黑洞就是一種“普通”的星體而已。盡管他非常非常的特殊,卻是在我們這個位面的宇宙中海量的存在。因為任何一個星系的中心基本都有1到2個大黑洞,中間沒有黑洞的星系是很難聚攏在一起的。而宇宙中有無數(shù)的星系,而幾乎每個星系中都有成億計算的大大小小的黑洞。從這個意義上講,黑洞并不特殊,他就是星體的一個種類而已。只是他的基本行為模式,和常規(guī)的星體有點相反。
這就像我們做生意或者炒股本身都是為了賺錢。結(jié)果一部分人能賺到錢,而另一部分人不但錢沒賺到,反倒把老本都賠了一部分甚至賠光了。遇到這個情況,可以說遇到了財務(wù)黑洞或者財務(wù)陷阱。而宇宙中真實的黑洞也和這種情況差不多。別的恒星甚至大的行星都是對外輻射熱量和電磁波,發(fā)光發(fā)熱的。而黑洞卻只進(jìn)不出。感覺在物質(zhì)和能量上就是一個無限大的負(fù)數(shù)。而且萬一不小心遇到他被他的引力套牢,都會被吸引掉進(jìn)去。這就是一個萬劫不復(fù)的時空陷阱。因此黑洞可以看做常規(guī)宇宙中的陷阱,但是這種陷阱又是必不可少的。因為沒有黑洞就沒有銀河系,沒有銀河系就沒有太陽系,沒太陽系自然沒有地球,沒地球就沒有我們在這里坐而論道了。總之黑洞很特殊,但是他仍然是與所有的普通恒星或行星一樣正常的掛在天際,甚至一大半小質(zhì)量黑洞就是大質(zhì)量恒星塌縮后形成的。

從任何黑洞的外觀看,他們其實和一個大質(zhì)量的恒星差不多,只不過恒星本體是亮的,而黑洞的本體是黑的或者深灰的而已。從理論上黑洞可以分為兩大部分,即中間的黑暗視界和視界外圍的高溫吸積盤。吸積盤因為黑洞強(qiáng)大的引力造成將掉入視界的物質(zhì)被嚴(yán)重拉伸幾乎扯碎成了基本粒子,而且物質(zhì)以接近光速掉入視界,這種高能狀態(tài)下物質(zhì)粒子劇烈碰撞摩擦而產(chǎn)生高溫和高輻射,因此吸積盤非常明亮,反襯的黑洞中間視界以內(nèi)更加黑暗。因此一個完整的黑洞應(yīng)該包括視界外的吸積盤和視界以內(nèi)的兩大部分。而最近通過射電望遠(yuǎn)鏡成像的60億個太陽質(zhì)量的大黑洞,也基本驗證了大黑洞的外貌和預(yù)測的差不多。
雖然這種照片并不是真正的光學(xué)成像,而是其他波段的電磁波理論成像??梢哉f是一種比較可信的電腦合成照片。黑洞周邊的吸積盤人類從理論上完全可以看得到?,F(xiàn)在說黑洞內(nèi)部是什么樣子,實際上討論的就是黑洞的視界以內(nèi)是什么樣子。這個既不可以從外界通過可見光或者任何電磁波看透視界,更不可能有人親自穿越視界進(jìn)去看看再回來。因為黑洞本身對任何物質(zhì)都是有去無回的。所以現(xiàn)在談?wù)摵诙吹囊暯鐑?nèi)部是什么也是理論猜測。
瀚海狼山過去曾經(jīng)推文說過,我們所在的宇宙本身就有可能是一個超級黑洞的內(nèi)部。這也是一種理論。那么現(xiàn)有宇宙中這些更小的黑洞,內(nèi)部也有萬物星辰嗎?這當(dāng)然是一種不能排除的可能。不過作為從黑洞視界以外的旁觀者的角度觀察一個黑洞,那么他周邊除了高熱高溫高亮度的吸積盤外,中間的視界應(yīng)該就是一個黑暗的球體,當(dāng)然這球的邊界是比較虛無的,并不是一個明顯的氣泡。而且這個球體大多數(shù)也是有自旋的,這同樣符合現(xiàn)有宇宙中絕大多數(shù)大天體都是自旋球形的基本規(guī)律。也就是說,不管黑洞是大是小,是什么變成的。但是只要黑洞還存在在這個常規(guī)的宇宙中,他本身外在的形狀,仍然符合這個宇宙的基本規(guī)律。至于黑洞的視界內(nèi)部還是否遵循現(xiàn)有宇宙的各種基本法則,那是另外一種事情了。這個就像學(xué)校里的在校生,不管你在自己家里怎么調(diào)皮搗蛋的瞎折騰。來了學(xué)校里就必須按照校規(guī)好好的學(xué)習(xí)當(dāng)一個合格的學(xué)生。而黑洞就是宇宙這所大學(xué)校里一批特殊的、長的比較黑,做事也比較特立獨行的學(xué)生。但是對宇宙本身來說,還是有教無類。

討論黑洞里面是什么,還必須要清楚一個很重要的問題。這就是視界本身并不是黑洞的本體。理論上講,黑洞本體即使有一個實實在在的體積在那里擺著,他也比他引發(fā)的視界的球體要小。比如根據(jù)奧本海默極限,大約3.2倍的太陽質(zhì)量才能塌縮成一個黑洞。那么這個黑洞形成以后,根據(jù)史瓦西半徑公式他的視界半徑是10公里,也就是說,這個黑洞的視界球,是一個大約直徑20公里的球體。而黑洞并不是隨著質(zhì)量增加一倍而體積也同步增加一倍的,而是視界的增大速率比質(zhì)量增加速度快的多。一個2倍質(zhì)量的黑洞,也就是6.4個質(zhì)量太陽的黑洞,他的視界球的直徑就成了40公里;3倍質(zhì)量黑洞的視界球直徑就是60公里。前幾天拍攝的60億倍太陽質(zhì)量的黑洞,他的視界球的直徑估計已經(jīng)有324億公里了!這個黑呼呼的大視界球和太陽系的太陽到冥王星的74億公里的半徑球體比較,基本是一個足球和一個網(wǎng)球比大小。因此大質(zhì)量黑洞的視界內(nèi)部空間已經(jīng)足夠大。那么里面到底有什么?在這么大的空間里,黑洞本體又是什么樣子,有多大呢?
(未完待續(xù))