系統(tǒng)相對論連載之八：黑洞模型和銀河系的起源

文/劉泰祥

系統(tǒng)相對論連載之八：黑洞模型和銀河系的起源

文/劉泰祥

自上世紀60年代約翰·惠勒提出“黑洞”一詞以來，黑洞研究一直是一個熱門研究領域。2014年1月，英國著名科學家霍金在發(fā)表的論文中宣稱，黑洞其實是不存在的，不過“灰洞”的確存在。他再次以其與黑洞有關的理論震驚物理學界。下面簡要討論系統(tǒng)相對論的黑洞模型及其演化。

1.黑洞的超核模型

根據中子星的熔殼原理[1]，中子星最終演化為一個帶有兩個發(fā)射極的、由cn粒子構成的超巨型原子核，簡稱超核。這個超核就是宇宙學上所說的黑洞。

黑洞具有內場、臨界場和外場的三層場結構。史瓦西半徑（視界）Rg內的區(qū)域就是黑洞的內場，它是光子的靜止引力區(qū)[1]，在該區(qū)域的光子最終會墜入超核。銀河系兩大旋臂位于黑洞的外場中。

光圈層是黑洞的臨界場，在這個區(qū)域，存在圍繞黑洞運行的光子、電子、質子等粒子，以及在更大半徑上運動的極性天體。和普通天體極性場的屏蔽機制及引力場形成原理[1]一樣，黑洞光圈中無數(shù)的粒子和極性天體屏蔽了超核的極性場，從而使得光圈外的大尺度范圍表現(xiàn)為超核的引力場。

2.銀河系的形成原理

黑洞的兩個發(fā)射極不斷噴射出各種光子，在黑洞引力場的斥力作用[1]下，這些光子向外加速運動，并不斷凝聚成電子、質子等各種粒子，形成兩束強大的粒子流，宇宙學上稱之為雙極噴流。

我們所觀測到的銀河系兩個巨大旋臂就是黑洞兩極射出的兩束強大粒子流所形成的。如圖所示，隨著粒子流遠離黑洞，它們逐漸發(fā)散開來，進而形成原始星云。從上期《太陽系的起源》可知，在黑洞的引力場中，這些原始星云逐漸形成包括太陽系在內的恒星、行星等各種天體，這些天體在黑洞的引力作用下圍繞黑洞運行。可見所謂的“暗物質”實質是一個超核。

3.黑洞大爆炸

黑洞形成之后就開始了漫長的演化歷程，最終在其物質量超過臨界點的瞬間發(fā)生黑洞大爆炸而終結。

隨著黑洞的緩慢生長，構成黑洞的cn粒子的間隙逐漸減小。當超核中心cn粒子間隙為零時，cn粒子場遭到完全破壞，cn粒子反躍變?yōu)樗樱潴w積急劇膨脹，引發(fā)黑洞大爆炸。

黑洞大爆炸時所具有的物質量是宇宙中一切物體的物質量上限；黑洞物質量的下限由中子星熔殼原理提供。可見，一些人試圖在實驗室制造黑洞的努力是不會有結果的。但類黑洞的粒子是存在的，那就是質子和原子核。

黑洞大爆炸引起如下后果：

（1）黑洞隨著大爆炸而消失，它所孕育的星系王國也隨之瓦解。

（2）黑洞大爆炸標志著它將空間(爽子流體)轉化為物體(cn粒子)過程的終結；同時隨著大爆炸，構成黑洞的基本單元——由爽子轉化而來的cn粒子——又轉化回了爽子，從而實現(xiàn)了物質的大循環(huán)。

4.穩(wěn)態(tài)宇宙模型

從現(xiàn)代宇宙學的觀測可知，星系、星系團是構成宇宙的基本單元。雖然黑洞是宇宙中物質量最大的天體，但相對于無限的宇宙而言，每個黑洞的大爆炸對宇宙物質量變化產生的影響是微不足道的。由此可見，宇宙是穩(wěn)態(tài)的。

雖然從未發(fā)生過所謂的宇宙大爆炸，但宇宙中星羅棋布的星系存在此起彼伏的黑洞大爆炸。

[1] 劉泰祥.系統(tǒng)相對論[M].北京:科學技術文獻出版社,2012:185,81,82,68.

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責編/高妍