13.黑洞的存在性质疑

黑洞的存在性质疑1.科学界对于黑洞的最新研究情况新华网华盛顿11月21日专电美国伊利诺伊州巴达维亚市费米国家实验室的研究人员最近在美国《物理学回顾》上撰文指出，构建现代物理学的一些基础原理可能存在一些漏洞，这些基础原理需要修正.研究人员称，他们几年前开始进行一项实验，观测中微子束穿过粒子探测器的状态.结果发现，这种不带电荷、几乎没有质量的粒子大部分都“穿场而过”，但有一小部分却发生了偏移，轰击了粒子探测器的铁原子，并下起了一场“粒子雨”.在对数百万次的粒子碰撞分析后，科学家们发现，实验结果与按照现代物理学原理推测出来的结果相差0.25%.科学家称，根据现代物理学原理，仅仅在弱力的作用下，不应该有那么多的中微子发生偏离.他们认为，如果实验没有大的误差的话，那么就表明现代物理学一些原理可能存在漏洞，必须由更先进、更准确的理论来指导实践.弱力是物理学中与强力、电磁力以及引力并列的四种最基本的力之一.发生弱力作用的粒子质量非常小，约为90吉电子伏.2.黑洞的存在性质疑施瓦兹查尔德解在黑洞半径的无穷大发散和半径以内的时空翻转是广义相对论的一个根本性困难.克鲁斯科希望通过坐标变换的数学把戏排除广义相对论的度规发散困难，结果，度规发散困难没有排除，反而变出了白洞黑洞虫洞，变出了因果倒转和时空穿越.学界对此不仅没有质疑，反而掀起了研究黑洞虫洞和时空穿越的高潮，黑洞研究居然形成了一个国际性的产业.在黑洞研究的高潮中，霍金成了一个成功的弄潮儿和这一产业中的最大受益者.他的成名，就是所谓的“霍金辐射”.在上世纪60年代，主流天体物理学界没有什么人相信黑洞的存在.霍金在《果壳中的宇宙》一书中回忆说，“我有一次去巴黎给一个讲座介绍我最近的发现，宣布黑洞并不那么黑.结果遭到了冷遇，因为当时巴黎谁都不相信黑洞.法国人之所以持这个态度还有一个原因，那就是法文将黑洞翻译成trounoir,而这是一个双关语，它还有另一个与性有关的（按：淫秽的）意思.”所谓“黑洞并不那么黑”的意思，就是黑洞的表面也可能发射出粒子和信息.这就是所谓的“霍金辐射”.霍金的这一“发现”，其实并不是发现，而是发明.不存在的东西是不可能被发现的，但是却可以被理论家们发明出来.霍金是如何发明出“霍金辐射”的呢？其实也不是什么新鲜深奥的东西，只不过是将海森伯测不准原理活用一下，掺杂到广义相对论的黑洞困难中而已.霍金假定，在黑洞边界外面的邻近区域，由于海森伯测不准原理的神奇功能，会从真空中无中生有地产生正负粒子对.其中一个粒子会进入到黑洞，另一个会跑出去成为信息的源泉.所以远处的观察者可以观察到黑洞，即是说，黑洞不那么黑.这就是轰动宇宙学界的“霍金辐射”.这里除了重弹海森伯测不准关系能够无中生有地创造物质的老调，并没有任何新鲜东西.算不得是霍金的新发明.可就是这样简单的将量子力学中的测不准关系和广义相对论的引力场方程拼盘炒作炼制出来的“霍金辐射”，为霍金赢得了意想不到的名利.1980年他被聘为剑桥大学的Lucasian讲座教授（牛顿，狄拉克都曾任这个讲座教授），因而名声大噪.2004年，霍金首次对他的黑洞理论认错.原因是所谓的“信息悖论”.霍金认为，由于“霍金辐射”，黑洞会慢慢失去能量，质量逐渐减少.这就是“霍金蒸发”.最终黑洞中的所有物质连同它们所带有的一切信息都会完全蒸发掉.霍金的论断直接与量子力学原理相违背.根据量子力学，这些信息是不会消失的.这被称为黑洞的“信息悖论”（Informationparadox）.30年后，霍金承认自己的理论错误.黑洞研究中的另一个著名问题是火墙悖论（Firewallparadox）.这个悖论起因于一个杞人忧天的假想实验.设想一位宇航员不幸掉入黑洞，根据“经典相对论”，他会穿过黑洞边界进入黑洞，越掉越深，并被越来越强的引力拉成意大利面条，最终撞到奇点（singularity）.这种杞人忧天的问题却正是玄学家们的本职工作.2012年，加利福尼亚州卡佛里理论物理研究所的一位弦论专家珀尔钦斯基（JosephPolchinski）和他的两个学生阿尔姆海瑞（AhmedAlmheiri）和苏里（JamesSully）开始认真思考宇航员在黑洞里的数学死亡方式.根据他们的弦论计算，黑洞的边界将因为量子力学效应而变成一堵由高能粒子组成的高温漩涡.任何东西碰到这堵火墙都会立即烧为灰烬，在被黑洞引力撕成意大利面条之前早就被黑洞火墙烧成了汉堡包.这和霍金和惠勒的预言—宇航员会进入黑洞并且被引力撕成意大利面条—显然互相矛盾.这就是黑洞理论中的所谓“火墙悖论”.珀尔钦斯基的火墙理论还有一个忤逆爱因斯坦的大问题，那就是违背广义相对论的等效原理.各位一定记得所有相对论教科书上讨论等效原理时，往往举电梯里面自由落体的观察者为例，说明一个在引力中自由落体的观察者是感觉不到引力的.他观察到的现象应该和飘浮在没有引力场的自由空间中的观察者所看到的一样.如果取消等效原理，广义相对论就垮台了.珀尔钦斯基深知兹事体大，于是打算想出一个没有火墙的方案来避免根本冲突.可是代价太大：如果他想顾全广义相对论，就必须放弃量子力学.霍金是一个弦论的坚定支持者.他认为M—理论就是最终的万能理论，所以他不愿意看到自己的黑洞理论和弦论相左，选择了抛弃黑洞理论.他认为黑洞和量子力学不相容，说黑洞理论是他一生铸成的“大错”.2014年他在arXiv上贴出的文稿中说“不存在黑洞边界（eventhorizon）就意味着没有黑洞”.霍金是近几十年来黑洞研究的领军人物.在他的旗帜下已经训练了一支庞大的理论队伍.黑洞理论和大爆炸宇宙学经过几十年的发展，已经形成了一个包括理论和实验队伍的伟大国际性产业.而今霍金突然认错，使得一直追随他纵横驰骋的战士们陡然失去了战斗目标，失落了战斗的意义.黑洞理论和大爆炸理论面临着崩盘破产的局面.UCSB的量子物理学家斯蒂夫吉丁斯（SteveGiddings）说：“物理基础出现危机，可能需要一场革命来解决.”霍金认错从一个特定的角度有力地揭示了20世纪理论物理中严重的不自洽.曾经对相对论和量子力学最虔诚的信徒今天断然宣示相对论和量子理论互不相容，犹如在物理学天空划了一道闪电，对现今占统治地位的主流意识形态大厦的破坏力自不待言.这两大支柱到底哪一个首先断裂，还是随着大厦的坍塌一起断裂，历史自会作出结论.以色列约贝肯斯坦因引力黑洞陷阱（爱因斯坦并未认识到这点），试图以相对论结构内部的缺陷来否定相对论.这里所说的引力陷阱，是指吸引力条件下一个圆球，在双曲圆表面作斜平面圆周运动时，产生逐渐收敛（缩小）偏心的椭圆形轨迹.这个现象正是广义相对论的产物，这是个玻色子现象，成为引力场的基础.反之，斥力条件下这个圆球，在双曲圆表面作圆周运动时，产生逐渐发散（扩张）椭圆形轨迹.同理，这个圆球在椭圆形表面作圆周运动时，亦产生双曲形轨迹，这是个费米子现象.广义相对论仅仅只提到了引力椭圆空间，爱因斯坦本人也未对斥力双曲圆空间和中性的圆作进－步描述.加上纯数学的复杂推导，让人一时不易掌握.倒是其他科学家在意它，利用广义相对论拓展为量子论中的能量方程，也就是说“斥力能加引力能加中性力能”组成的万能能量方程.标准模型，规范场等也还得依靠广义相对论的框框建立.上述物理现象还可用：黎曼－克莱因空间，特别是圆对数等都能很好地统一解释.“玻色子现象”与“费米子现象”两种场现象具有通过中性圆实现相对对称(加上相对两字可以处理CP不对称)、共生、互补、转化.它们都是大自然普适规律之一.争议促进了相对论拓展与完整，看来新相对论作为新型分析工具，以其在数学物理领域的普适性，使相对论又一次经受考验.3.笔者的观点笔者认为，这是弱相互作用与万有引力共同作用的结果.一般来讲，“0”是自然的，也是不言而喻的.笛卡儿坐标系的原点被设为0点，这样的处理方法也被认为是理所当然的.但是对于宇宙，其原点在哪里？是我们的地球吗？人类建立的宇宙模型都以地球为原点的模型，而建立者对原点的设立或者避而不谈，或者闪烁其词.英国物理学家霍金在解释宇宙膨胀时，就借球体表面上任意两点之间的距离随球体膨胀而逐渐远离，来淡化其宇宙模型的原点设定为地球所面临的哲学、物理学基本问题.不管宇宙是否存在绝对原点或者绝对的原点在何处，有一点是可以肯定的，那就是：人类将地球视为宇宙原点只能是人类的一厢情愿！宇宙的原点问题看似简单，实际上是一个复杂的、具有原则性意义的难题.实际上，物理学没有绝对意义上的“0”点.从绝对值的角度看，任何物理量都不可能为0！最基本的物理量如绝对温度、绝对压力和绝对速度等均不能为零.

1906年德国化学家奈斯特在研究化学反应在低温的性质时得出结论：凝聚系的熵在可逆定温过程中的改变随绝对温度趋于零而趋于零，即lim△S|T=0=0.1912年奈斯特根据这个定理进一步推论出绝对零度不能达到原理，这个原理是：“不可能用有限个的方法使一个物系的温度达到绝对零度”——即热力学第三定律.除上述几个基本物理量之外，还有一个非常重要的参量——时间，它是否存在绝对的0点呢？根据相对论，绝对时间为0，宇宙空间则必须为0，宇宙大爆炸假说正是这样描述的.这时物质密度必须无限大、温度必须无限高.但是根据本文上述分析，我们不难判断不可能绝对为0的物理量，也不可能达到无穷大.因此，时间也不存在绝对的0点，即宇宙不存在开端问题.实际上，物理学中没有绝对的0，宇宙就没有绝对的原点，现代科学的时空坐标——三维空间+一维时间所构成的四维坐标系就失去了其建立的哲学和物理学基础，因此，寄希望于物理学方程描述宇宙的全部纯属妄想.

数学上，1+(-1)=0是不言而喻的.笛卡儿坐标系中，0作为坐标原点也被认为是理所当然的.由于0的存在，1与-1的对称是显而易见的.物理学中，1与-1被称为镜像对称结构，也称宇称变换.哲学和逻辑学往往将这种对称结构视为对立统一体，之所以这样，与人类对“虚无”的情结不无关系.因为1+(-1)=0，即对立双方统一的结果等于0，似乎归于虚无了.粒子物理学中的粒子与反粒子相遇发生的所谓“湮灭”现象，几乎被看成了对立统一双方回归虚无的佐证.我们暂且不去分析湮灭究竟是怎么一回事，单说“湮灭”一词，就不难看出“虚无”在人类心灵中的位置.然而问题绝非如此，为了便于阐述，我们举几个简单的例子给予说明.

物理学问题：如果力矢量r与-r作用于一点，尽管这时r+(-r)=0，但实际上这种对峙是维持平衡或稳定的关键，比如月球相对于地球、地球相对于太阳、太阳相对于银河系等等.

经济和社会问题：乙欠甲x元，甲也欠丙x元，甲的账面上x+(-x)=0，这是一个简单的算术问题.但实际上，这一简单的财务平衡却潜藏着一个井然有序的社会关系，焉0之有？如果谁要欠钱不还，打破这一和谐的社会秩序，必将引发严重的社会问题.几何和空间问题：以任意一点为参考点，无论什么方位，其对称两点均落在以此原点为中心的球面上，两点的距离为球的直径.对于平面，这样的对称则构成一个圆.

物质成分问题：所谓的“金无足赤”本质上是指不可能达到其杂质为零的状态.这样的例子不胜枚举，从中不难看出，将物理学以及社会实践中的这种x+(-x)=0视为回归虚无是很荒谬的，只要你赋予变量x以物理的或实际的意义，其统一的结果就不可能完全归于0，而什么也不留下.物理学中的粒子与反粒子碰撞发生的所谓的“湮灭”现象，其实质是“质量”向光子的能量转化，所谓的“湮灭”并不是回归所谓的“虚无”.粒子与反粒子的数学符号也不能表示为x与-x，而只能表示为x与x-1，符合x•x-1=1的对立统一关系.即对立统一的双方回归其本原——能量，决不是什么虚无.由于x•x-1=x1+(-1)=x0=1，不论从形式上看，还是从实质上看！这里的“0”绝不是“虚无”，但可以涵盖虚无.不难得出结论：丢失了0点，意味着物理参数失去了镜象对称的基础，因此，宇称是否守恒不应从镜象对称角度去考察.对于华裔科学家李政道、杨振宁证明的宇称不守恒的τ-θ之迷：τ+→π++π++π-和θ+→π++π0，其内秉宇称平衡(或守恒)是其τ-θ介子指数的代数和，即(+)=(+)+(+)+(-)=(+)和(+)=(+)+(0)=(+)，其电性是平衡的.用(-)3和(-)2，或(+)·(+)·(-)和(+)·(0)来证明宇称不守恒没有理论依据.而且，华裔科学家吴健雄所做的极化钴-60原子核的β衰变过程：60Co→60Ni+e-