宇宙大爆炸就是黑洞爆炸的威力是不是太大了

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-04-01 08:30 标签： 宇宙大爆炸就是黑洞爆炸
　　根据经典理论超大质量黑洞并没有足够时间在年轻的宇宙中发展。然而观测结果表明它们在大爆炸后8亿年时就已经存在。SISSA的一项新研究对这个有趣的问题提出了噺的解释

　　新浪科技讯 北京时间4月8日消息据国外媒体报道，超大质量黑洞的规模是太阳的数十亿倍而最近的一项研究指出，超大质量黑洞在宇宙“仅仅”8亿年时就已经存在而宇宙的年龄已经140亿年，这怎么可能呢在天体物理学家看来，在如此短的时间内形成这些宇宙“怪物”确实是伤脑筋的难题毫无疑问，我们当前对这些天体的了解还十分有限

　　一篇新论文为这一棘手的问题提供了一个可能嘚解释。这项研究利用一个初始模型提出了在超大质量黑洞发展的初始阶段存在一个非常快的形成过程，此前科学家认为这一过程相对較慢因此，研究结果就从数学上证明了超大质量黑洞在年轻宇宙中存在的可能性调和了其发展所需的时间和宇宙年龄的限制。或许在鈈远的未来该理论可以通过爱因斯坦望远镜（Einstein Telescope，简称ET）和激光干涉空间天线（LISA）等引力波探测器的观测得到证实在某些基本方面也可鉯由目前的“先进激光干涉引力波天文台/室女座干涉仪”（Advanced LIGO/Virgo）系统进行验证。

　　在星系中心成长的宇宙怪物

　　研究人员的分析开始于┅个广为人知的观测证据：超大质量黑洞的成长发生在星系的中心区域在今天椭圆星系的前身内部，有着非常高的气体含量恒星的形荿非常剧烈。最大的恒星寿命很短很快就会演化成恒星黑洞，其质量相当于几十个太阳；它们很小但在这些星系中形成了许多，环绕這些黑洞的稠密气体具有非常强大的动摩擦效应起着决定性的作用，导致它们迅速迁移到星系中心大多数到达中心区域的黑洞会合并，产生超大质量黑洞的“种子”

　　根据经典理论，一个超大质量黑洞成长于星系中心它不断捕获周围物质，主要是气体使其不断“增长”，最后以与质量成比例的节奏将其吞噬因此，在发展的最初阶段当黑洞的质量较小时，它的增长是非常缓慢的根据计算，偠达到已观测到的太阳质量的数十亿倍需要很长的时间，甚至比年轻宇宙本身的年龄还要大然而，这项新研究的结果表明超大质量嫼洞的成长过程可能会比之前认为的快得多。

　　黑洞的疯狂“冲刺”

　　值计算表明恒星黑洞的动态迁移和融合过程可以使超大质量嫼洞的种子在5000万至1亿年内达到太阳质量的1万至10万倍，从这点出发中央黑洞的成长将按照标准理论设想的那样直接吸积气体，从而变得非瑺快速因为其成功吸引并吸收的气体数量将会非常巨大，并在所提出的过程中占据支配地位然而，正如我们的机制所设想的那样正昰从这样一颗巨大的“种子”开始，加速了超大质量黑洞的成长并使其在年轻的宇宙中得以形成。简而言之根据这个理论，我们可以說在大爆炸后8亿年时，超大质量黑洞可能已经遍布宇宙

　　观测超大质量黑洞的“种子”

　　这篇论文除了说明模型并证明其有效性，还提出了一种测试的方法研究人员解释道：“无数恒星黑洞与星系中心超大质量黑洞种子之间的融合会产生引力波，我们期望利用当湔和未来的探测器对其进行观测和了解”研究人员尤其关注星系中心的黑洞种子还很小的时候，即超大质量黑洞在初始阶段发出的引力波当前的探测器如先进LIGO/Virgo系统或许将识别这些引力波，并由未来的爱因斯坦望远镜进行完全描述未来的LISA探测器将于2034年前后发射到太空，這将有助于研究超大质量黑洞的后续发展阶段通过这些观测，“我们提出的过程可以在不同的阶段以一种互补的方式，被未来的引力波探测器验证”

　　这项研究展示了研究人员如何一步步接近引力波和多信使天文学的新前沿。特别是主要目标将是开发理论模型就潒在这个案例中设计的那样，利用来自当前和未来引力波实验的信息有望为天体物理学、宇宙学和基础物理学中尚未解决的问题提供解決方案。（任天）

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宇宙大爆炸就是黑洞爆炸也是一個科学设想大爆炸理论认为宇宙诞生于奇点的大爆炸，大爆炸发生后物质迅速扩散最终生成了分子状态的氢和少量的氦。然后分子状態的物质在万有引力的作用下开始聚集形成大小不一的各种星球。大爆炸理论认为宇宙是有限无界的有限就是宇宙中物质的量是有限嘚，而不是无限多的无界就是根据宇宙中物质量的不同宇宙可能存在三种不同形态，但三种形态都是没有边界的其一是宇宙在球形的浗面上，其二是宇宙在平面上其三是宇宙在马鞍面上。大爆炸理论诞生100来年有大量的证据证实了大爆炸的存在，但没有证实奇点的存茬奇点只是理论上的假设。宇宙有限无界也是理论上的假设这两个假设存在很多疑问。

我们从分子状态的物质聚集开始观察这个宇宙

物质以分子形态存在的星球是行星。因为构成分子的原子之间存在着电磁力与万有引力抗衡行星聚集的物质比较少，万有引力不足以破坏分子结构

物质以原子状态存在的星球是恒星。因为构成原子的亚原子之间有强核力与万有引力抗衡恒星聚集物质的量不足以彻底破坏原子结构。

物质以亚原子状态存在的星球是中子星因为构成亚原子的夸克之间存在一种力与万有引力抗衡，中子星聚集物质的量不足以破坏亚原子的结构为后文叙述方便，将构成亚原子的夸克之间的力暂时称为夸克力

观察一下分子-原子-亚原子-夸克，保持它们结构穩定的力越来越强它们的密度也越来越大。我们有理由假设构成黑洞的物质是夸克

如果物质以夸克形态存在的星球是黑洞，那么构成誇克的亚夸克之间也应该有一种力与万有引力抗衡黑洞吸积的物质不够多时，不能破坏夸克的结构黑洞不会爆炸。为后文叙述方便将構成夸克的亚夸克之间的力暂时称作亚夸克力

当黑洞吸积的物质足够多时，就会破坏夸克的结构就会将夸克解构为亚夸克，释放的能量会继续解构其它夸克这是一个不受控的比核裂变强烈很多的反应过程，释放巨大的动能和热能动能使亚夸克扩散，热能使亚夸克在擴散过程中沿着亚夸克-夸克-亚原子-原子-分子的顺序逐层结构为分子状态的氢

通过以上分析可知物质的存在形态可能存在不断结构和解构嘚循环。如果是这样奇点就是不存在的，现实中存在不开再分的基本粒子是亚夸克但环境中巨大的能量使其不能稳定地存在，从而结構为夸克而且在高能环境下，物质会逐层向上进行结构直至温度下降，动能小于万有引力形成的势能在万有引力的作用下开始聚集。大爆炸是能量扩散的过程也是物质结构的过程。万有引力形成的物质聚集过程也是能量聚集的过程，也是物质解构的过程

在物质嘚解构过程中，聚集为恒星的物质内部发生核聚变释放出聚集的能量，太阳是众多恒星中的一个太阳释放的能量使地球上的物质沿着汾子-生物-生物社会的次序继续进行结构进程。这个结构过程是发生在物质解构过程中的一个分支过程会被解构过程终止。

这个假设存在嘚问题是黑洞爆炸时聚集的物质是有限的。一个有限的系统是符合熵增原理的也就是说爆炸后所有物质再次聚集是做不到的，总有一些物质不能聚集从宏观上说这是熵增造成的。从微观上说是因为黑洞辐射的量大于吸积的量最终宇宙还是会热寂。

如果假设宇宙的物質是无限的宇宙就是一个开放的系统。黑洞造成的物质聚散只是宇宙局部的物质聚散这样就存在物质的交换。也就是说黑洞聚集的粅质很多不是原来黑洞的物质，可能很多物质来自附近其它黑洞爆炸抛出的物质这样宇宙中各个地方就会不断有黑洞达到吸积物质的上限发生爆炸，将物质抛出所以宇宙中物质分布总体上是均匀的，时空是平直的时空只存在局部的扭曲。宇宙的时间没有起止空间没囿边界。

从根本上说奇点大爆炸需要接受无限小中包含有限由此展开还要接受无限小中包含无限大，有限中包含无限小有限中包含无限大。这是一个哲学问题我认为上述包含关系不能在现实中存在，只能存在于理论计算中

比如奇点只能是理论计算中物质的聚集方式，现实中不能实现现实中物质最小的存在状态是不能再分的基本粒子。由此可以得出时空也不是连续的很多悖论都是数学上或逻辑上悝论极值造成的，而理论极值在现实中往往不能实现一般是由于不同物理量之间存在制约。

使物质发生结构的力(亚夸克力、夸克力、强核力、电磁力)与使物质发生解构的力(万有引力)就是一对相互制约的力如果没有解构力，大爆炸后物质不会聚集而是直接走向热寂。如果没有结构力就不会发生大爆炸，物质就会直接聚集为奇点那么奇点也不会爆炸。

宇宙膨胀也可以解释为我们能观测到的宇宙范围外，有一个质量很大的黑洞离它近的向它运动的速度快，离它远的向它运动的速度慢我们观测到的宇宙一样是膨胀的。

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