黑洞真的存在嗎？研究黑洞的科學家獲得了諾貝爾物理學獎

黑洞真的存在嗎？研究黑洞的科學家獲得了諾貝爾物理學獎

文/袁玉剛 圖/來自網際網路

圖1 2020 年諾貝爾物理學獎

2020年10 月 6 日，2020 年諾貝爾物理學獎授予英國數學物理學家羅傑·彭羅斯（Roger Penrose）、德國天體物理學家萊因哈德·根澤爾（Reinhard Genzel）和美國天文學家安德裡亞·格茲（Andrea Ghez女），獎勵他們在黑洞研究中做出的貢獻。羅傑·彭羅斯因「黑洞形成是廣義相對論有力預言」的發現獲得該獎項的一半；萊因哈德·根澤爾和安德烈亞·蓋茲因銀河系中心超大質量緻密天體的發現獲得該獎項的另一半。

圖2 羅傑·彭羅斯（Roger Penrose）、萊因哈德·根澤爾（Reinhard Genzel）和安德裡亞·格茲（Andrea Ghez）

1965 年，彭羅斯撰寫《引力坍塌和時空奇點》論文，證明只要時空中存在二維的俘獲面（trapped surface），奇點就不可避免地形成，一個俘獲面會迫使所有光線指向一個中心，不管表面是向外還是向內彎曲。彭羅斯由此證明黑洞總是隱藏著一個奇點，即一個時間和空間的邊界。一旦物質開始坍縮並形成俘獲面，坍縮就再也沒有可能停止。

自 20 世紀 90 年代起，萊因哈德·根澤爾和安德裡亞·格茲就各自率領科研小組，研究銀河系中心一個名為「人馬座 A*」的區域，發現該區域存在一個看不見的物體，質量是太陽的 400 萬倍，且擁有銀河系中最強的引力場，甚至能控制四周恆星的運行軌道。

圖3 銀河系中心的黑洞

首先祝賀2020 年諾貝爾物理學獎獲獎者！

黑洞是什麼呢？

「黑洞」（blackhole）一詞是美國天體物理學家約翰·惠勒1968年提出的，意思是：黑洞是黑得根本不輻射，光也無法逃出的一個無底洞。這是基於萬有引力推論出來的。也就是說，恆星在自己物質的萬有引力的作用下戰勝了不相容原理和電子簡併力，自行坍縮成一個體積幾乎為零、密度為無窮大、時空曲率無限高的點。

二十世紀初，愛因斯坦的廣義相對論預言存在黑洞。1916年，史瓦西指出：如果把太陽壓縮成半徑不到3公裡的球體，外部觀察者就再也看不到陽光，形成現代意義上的黑洞。

1965 年，彭羅斯證明黑洞總是隱藏著一個奇點。

二十世紀七〇年代，英國的科學家史蒂芬·霍金指出：「任何吸進黑洞的東西都會在奇點處毀滅，只有其質量的引力效應能夠繼續在外面被感覺到。」之後又提出霍金輻射：黑洞不僅能夠吸收黑洞外的物質，同樣也能以熱輻射的方式向外「吐出」物質，自己推翻了自己的理論。

後來，天文學家們在所謂黑洞的周圍發現了吸積盤和兩極的相對論性噴流。

黑洞怎麼能噴發相對論性噴流呢？

一些科學家解釋說：黑洞「吞噬」天體，「進食」大量物質時，會「打嗝」，「吐出」高速等離子體噴流。霍金也說在黑洞視界上會憑空產生一對對粒子，負粒子進入黑洞，正粒子被噴出。

2019 年 4 月 10 日，天文學家們宣布：拍到了室女座 M87星系中心的一個黑洞，質量約為太陽的 65 億倍，核心區域存在一個陰影，周圍環繞一個新月狀光環。這個黑洞兩極曾經噴發出延伸5000光年長的「相對論性螺旋形噴流」。

圖4 M87星系中心的黑洞照片

圖5 M87星系中心黑洞的相對論性噴流

連光都逃不出去的黑洞卻有一個光環，還從兩極噴發相對論性噴流。怪不怪！

彭羅斯證明的迫使所有光線指向一個中心的奇點沒有找到，這還是黑洞嗎？顯然，黑洞理論有誤。當然，這並不妨礙彭羅斯獲得諾貝爾物理學獎。他實至名歸。奇怪的是，萊因哈德·根澤爾和安德裡亞·格茲發現比M87星系更近的銀河系中心有一個名為「人馬座 A*」的黑洞，但天文學家們卻捨近求遠拍攝M87星系。為什麼呢？因為「人馬座 A*」的黑洞側對著地球，他們拍不到正面，也拍不到兩極相對論性噴發。當然，這也不妨礙萊因哈德·根澤爾和安德裡亞·格茲獲得諾貝爾物理學獎。

實際上，科學家們所謂的體積無限小、質量和引力無限大的黑洞天體並不存在。存在的只是一個時空旋渦中心的沒有物質、沒有溫度的空域。就像颱風的風眼。這是我的旋渦理論的一個結論。

圖6 黑洞與噴發

圖7 旋渦星系

黑洞在旋渦星系的中心，很難觀察到它們。只有在兩極大噴發之後才能在正面短暫看到黑洞的尊榮。但這個黑洞是星系旋渦的產品，沒有那麼大的質量，沒有那麼大的引力，並且會隨著旋渦的消失而消失，根本不會吞噬恆星、行星和人。那些消失的恆星、行星和人根本沒有進入黑洞，而是在視界上被撕碎、再從兩極噴發出去了。

道理很簡單。但科學家們不會接受這些道理。因為他們只承認實驗、觀察和數學。用現在的數學是算不出旋渦能夠旋聚出黑洞來的。

就像諾貝爾物理學獎委員會主席大衛·哈維蘭所說的那樣：「今年獲獎者們的發現為緻密和超大質量天體的研究開闢了新天地。但是，這些奇異天體仍有許多待解之謎，激勵未來研究。不僅有關於它們內部結構的問題，還有如何在黑洞附近的極端條件下檢驗我們的引力理論。」科學無止境，只有勇登攀。