黑洞与暗物质黑洞与暗物质-河海大学.doc

黑洞与暗物质黑洞与暗物质
影视资料:黑洞与暗物质
十世纪的天文学终于发现了天体运动的最大规律:

宇宙中的一切物质最终都要缩聚成致密天体。

恒星是这种致密化的产物,还将更加向致密化演进,变为一个白矮星、中子星,甚至成为一个大质量的致密天体----黑洞。

黑洞,如今成了热门的话题,然而,有多少人真正了解它究竟是什么呢?

黑洞----黑暗的无底洞!

这是人们对宇宙空间一个区域的一种形象化称谓,它是一种特殊的天体,其密度比中子星更大,引力比中子星更强。一切物质只要进入它的领域,将被完全吞食掉,消失得踪影全无,甚至连光信号也被认为由于无法挣脱它的强大引力而逃逸出来。因此,外面的观察者得不到从那里发出的任何信息,科学家只能通过它的强大引力对其他星体的作用推测出它的存在。

黑洞还被认为能使周围较远处传播的光线变更方向,一切靠近它的物体,包括光线都能被它捕获。它还能够与另外一颗恒星构成象双星一样的旋转系统。

人们通过越来越多的观测,确定无疑地相信黑洞是千真万确存在的,但迄今为止,却始终未真正捕捉到它。有人怀疑“天鹅座 X-1”附近有一个质量超过太阳数倍的致密天体就是理想中的黑洞,却苦于无法证实。

就象在量子世界里,物理学家由数学分析和实验观察,猜测核子是由夸克这种更微小的粒子组成的,但却始终找不到夸克一样,人们对黑洞现象迷惑不解。

让我们运用“物极必反”原理来解剖一下黑洞吧!

物质为什么会致密?

我们已经了解,是高速旋转导致极高的向心压力使质能紧密聚合在中心,质子就是由此而形成的稳定粒子,由于其自我调控能力和高速旋转的外壳层,阻挡了更多的质能进入到它那宽广虚空的外围场领域。正是在质子这一基础上,才有可能形成整个稳定存在的物质世界。

分子的振荡,使分子间存在间隙,若外界压力过大,将使分子间的距离缩小,这就使物质的密度在这一层次上增大。

在高温高压的恒星环境中,物质的分子结构将解体,甚至连原子的外壳层也难以存在,一部分电子在原子解体后变为自由电子,在恒星内横冲直撞,一部分电子将被高压挤得紧贴质子而成为中子。一定的高温高压条件,使恒星内部物质保持着一定的密度。

当特大质量恒星的更高速旋转和更大的向心压力,使核心的物质以质子和中子这样的粒子较紧密或非常紧密地紧挨在一起时,每一个质子外围场的虚空区域不复存在,那儿早已被挤满了粒子。这就是在更为基本的亚原子层次上使密度增大,造成致密的根本所在,因此才形成了白矮星和中子星这样的星体。

一颗白矮星,体积和地球差不多,但它的密度却是太阳平均密度的10万倍以上。如天狼星的伴星,平均密度为175kg/(cm)3。

一颗中子星体积比白矮星更小,质量约与太阳差不多,但半径只有十几千米,密度高达10亿吨/(cm)3以上,一个核桃大小的中子星物质,在地球上要用几万艘万吨巨轮才拖得动。中子星中心温度高达60亿度,中心压力比太阳中心压力高3亿倍,它的磁场比太阳磁场高几万亿倍。

实际上,可以将中子星理解为以“磁子”----一种与中微子类似的微粒子----作为辐射粒子在构建其粒子场系统。

当更大空域中的物质在更高速的旋转运动中,构成更大的向心压力时,聚合在中心区域的质能还能以中子星这样的形式存在吗?

通过第一章对质子和中子这两种粒子结构的分析,首先让我们来看看它们在更巨大的高压下会产生什么变化。

中子,本质上其实就是一个质子,或者说其基本结构就是质子。

质子内部结构由图1-10附图可以看出,它是由许多粒子以滚动组合的方式几乎无间隙地紧密结合在一起的致密粒子,它的结构只能承受一定的压力,若压力太大,将发生剧烈摩擦,产生光子辐射到外围虚空区域,带走热能,使中心温度不致急剧升高。

当在比中子星更高的致密物理条件下,每个质子都已失去了广大的虚空区域时,高压将使所有质子产生的光子一时无处散逸,剧烈的摩擦最终将使所有质子的滚动组合解体,如是星体的内部将不再以质子或中子这样的亚原子粒子组合而存在,而是以更为细微的亚核子粒子的总体而存在。在这个星体的外围,将有亚核粒子的波向外辐射,而不是光波。这很容易理解,我们已经论述过,光波是质子场的辐射粒子光子形成的波,质子既已不存在,它的辐射光波自然也不会有。

正是这一原因,使人们用光学望远镜这种通常的方法观测不到这一天体的信号,而不完全是什么光线被引力吸收无法逃逸所致。

如果科技的进步能使人类将来拥有接收到亚核粒子波的仪器,我们就可以发现该天体强烈的辐射波,这个被称为黑洞的天体,实际上就是以这种辐射的方式,在构建更大空间层次上的粒子场系统。

这就是黑洞的