對暗物質和黑洞本質的探討與分析＊

張玉良

（濰坊市碳化硅陶瓷工程技術研究中心，山東 濰坊 261041）

近幾十年來，科技界對于宇宙的研究不斷深入，有了一些重大發(fā)現(xiàn)，提出了一些重大理論，現(xiàn)在科技界普遍認為宇宙中90%以上的物質是我們看不到的。我們用肉眼和現(xiàn)代科學儀器能看到和檢測到的物質占整個宇宙物質質量的10%不到（約5%），這些看不到的物質我們稱之為暗物質、暗能量、反物質和黑洞。暗物質有引力作用，它能干擾星體發(fā)出的光波和引力，暗物質充溢于宇宙的每一個角落，在宇宙中形成絲狀的“宇宙網(wǎng)”，將星系和星云串聯(lián)起來，在廣闊的宇宙中擴展。暗物質促成了宇宙結構的形成，如果沒有暗物質就不會形成星系、恒星、行星，更談不上生命的誕生和人類的產(chǎn)生。

1 宇宙大爆炸理論及科技界對黑洞的看法

1.1 宇宙大爆炸基本理論

宇宙大爆炸理論是現(xiàn)在科技界普遍接受的一種理論，天文學家哈勃在用望遠鏡觀測星空時發(fā)現(xiàn)，所有的河外星系都有紅移現(xiàn)象，所有的星系都泛著紅光離我們遠去（我們看離我們遠去的物體總是泛著紅光），也就是說宇宙在高速的膨脹著，那么反過來往前推多少億萬年以前，所有的星系都向我們靠近，凝聚到一個點（奇點），由此提出了宇宙大爆炸理論?；艚鹫J為整個宇宙起源于一個比原子還小的點，這個點爆炸產(chǎn)生巨大能量，大爆炸的萬億分之一秒后宇宙從一個點變成桔子那么大，100秒后變成太陽系那么大，爆炸產(chǎn)生的巨大能量轉變成大量物質（愛因斯坦認為物質和能量可以相互轉換），整個宇宙由大爆炸的煙霧組成，這些煙霧的主要成分是氫氣，氫氣是能量的主要來源，氫氣在萬有引力的作用下凝聚在一起，氫氣被壓縮，溫度升高，當溫度達到1000×104℃的時候發(fā)生核聚變，產(chǎn)生大量的能量，發(fā)光發(fā)熱，這樣一顆顆恒星被制造出來并被點亮。

1.2 黑洞的形成

霍金認為黑洞是由質量比太陽大20倍的恒星爆炸時產(chǎn)生的，恒星中氫氣被壓縮，溫度升高到1000×104℃時發(fā)生核聚變，在恒星內(nèi)核產(chǎn)生氮氣、碳原子、氖、鐵原子，等鐵原子產(chǎn)生后內(nèi)核不再產(chǎn)生熱量，氫氣慢慢燃燒、收縮、溫度升高，恒星外殼產(chǎn)生爆炸，中心內(nèi)核發(fā)生引力坍縮，形成引力井，這個引力井就是黑洞，小的黑洞質量有4個太陽那么大，大的是太陽質量的萬倍以上，超大的黑洞質量有400萬個太陽那么大，在銀河系的中央有一個超大的黑洞，整個銀河系圍繞著黑洞運轉，黑洞起到穩(wěn)定整個星系的作用。

2 分析、推理、討論

2.1 暗物質

按照霍金教授的理論在宇宙大爆炸的瞬間，宇宙由一個點在100秒后變成太陽系那么大，這個過程產(chǎn)生了大量的粒子，這些粒子絕大部分以超過光速的速度運動，有的甚至幾倍于光速，這是很明顯的，也是可以計算出來的。這些粒子在萬有引力的作用下凝聚成更大的粒子或星體，整個宇宙中充滿著這樣的粒子和星體。問題是現(xiàn)在科學界有一條成文的公理就是：任何物體的運動速度不可能達到和超過光速。我們暫且把這一條公理放在一邊不理它，假設宇宙中95%以上的粒子以超過光速或等于光速的速度運動，那么會出現(xiàn)一種什么狀態(tài)呢？根據(jù)愛因斯坦狹義相對論的理論，運動的距離變短，當運動速度v＝c時，距離L將變?yōu)榱?。也就是說，一個物體無論在低速運動時它的體積多大，只要它的運動速度達到或超過光速時，它的體積就變成零，從而成為一個點，這時我們用肉眼和任何儀器都看不到它，因為它的體積是零。這些物質可以輕松的穿過我們的身體，穿過墻壁，甚至可以從地心穿過地球。

2.2 黑洞

關于黑洞的形成我認為霍金教授的描述有些地方很難理解，霍金說質量比太陽大20倍以上的恒星燃燒收縮、溫度升高、外殼爆炸，內(nèi)核坍縮形成引力井從而形成黑洞。為什么內(nèi)核不爆炸呢？黑洞是暗物質的一種，因為它引力巨大，光都無法逃脫它的引力，我們無法檢測到它內(nèi)部的結構和形狀，也無法檢測到它是由什么物質構成的，只能感知到它的存在。

以光速運動的暗物質是多種多樣的，有的質量很小，有的質量很大，有的高速旋轉（自轉或公轉），有的按它自身的我們未知的軌跡運動著。那些以光速和超光速運動、旋轉（自轉或公轉）的質量巨大的星體就是黑洞。由于它的運動速度達到或超過了光速，所以它的體積是零，它是一個點，在這一點上凝聚了那么大的質量，那么在這個點的周圍就足以形成引力井，從而形成黑洞。黑洞能吞噬掉靠近它的所有物質，包括星體，所以黑洞的質量將變得越來越大。根據(jù)愛因斯坦廣義相對論的理論：（1）在大質量物體周圍空間是扭曲的；（2）在大質量物體周圍，①時間是變慢的。②距離是變短的。所以質量巨大的黑洞越來越坍縮成一個點，我們越來越無法探測到它內(nèi)部的結構和物質構成。

3 理論根據(jù)及理論假設

愛因斯坦狹義相對論告訴我們：（1）運動的時間變慢；（2）運動的距離變短；（3）運動的物體質量變大。

從上面的公式可以看出，當運動速度v等于光速c時，時間t被無限延長，距離L等于零，質量M變成無窮大。由于狹義相對論是在光速不變和任何物體的運動速度小于光速的前提下成立，這里假設當物體運動速度等于和大于光速時，狹義相對論的部分原理還是成立的：（1）當V≥C時，時間被無限延長；（2）當V≥C時，距離等于零或變成負值是成立的；（3）當V≥C時，物體的質量變大，但不可能變成無窮大（因為這不符合質量能量守恒的原理）。有了這三個假設，我們就很容易解釋：（1）暗物質就是以光速或超光速運動的粒子或星體；（2）黑洞就是以光速或超光速運動或旋轉（自轉或公轉）的質量巨大的星體。也就可以很容易的解釋暗物質和黑洞所表現(xiàn)出來的各種特質和現(xiàn)象。

4 對“快子”的看法

有的科學家提出了“快子”的概念，即超過光速運動的物體稱作“快子”，他們提出“快子”質量是虛數(shù)，“快子”的能量是負能量，但是我不贊同他們的觀點，他們的觀點是否正確還有待于研究。

5 結論

經(jīng)過以上的推理和論證，我們得出以下結論：（1）暗物質就是以光速或超光速運動的粒子或星體；（2）黑洞就是以光速或超光速運動或旋轉（自轉或公轉）的質量巨大的星體；（3）由于暗物質和黑洞都是宇宙大爆炸的產(chǎn)物，它和常規(guī)物質（我們用肉眼和儀器能看到的物質）來自同一個地方，所以暗物質和黑洞的化學組成和常規(guī)物質是一樣的。（這是本研究前期的三個研究論點，更進一步的論述將在下一篇文章中進行）。