張玉良

（濰坊市碳化硅陶瓷工程技術(shù)研究中心，山東 濰坊 261041）

近幾十年來(lái)，科技界對(duì)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(rèn)為宇宙中90%以上的物質(zhì)是我們看不到的。我們用肉眼和現(xiàn)代科學(xué)儀器能看到和檢測(cè)到的物質(zhì)占整個(gè)宇宙物質(zhì)質(zhì)量的10%不到（約5%），這些看不到的物質(zhì)我們稱之為暗物質(zhì)、暗能量、反物質(zhì)和黑洞。暗物質(zhì)有引力作用，它能干擾星體發(fā)出的光波和引力，暗物質(zhì)充溢于宇宙的每一個(gè)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(lái)，在廣闊的宇宙中擴(kuò)展。暗物質(zhì)促成了宇宙結(jié)構(gòu)的形成，如果沒(méi)有暗物質(zhì)就不會(huì)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(duì)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(xué)家哈勃在用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)星空時(shí)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(yuǎn)去（我們看離我們遠(yuǎn)去的物體總是泛著紅光），也就是說(shuō)宇宙在高速的膨脹著，那么反過(guò)來(lái)往前推多少億萬(wàn)年以前，所有的星系都向我們靠近，凝聚到一個(gè)點(diǎn)（奇點(diǎn)），由此提出了宇宙大爆炸理論?；艚鹫J(rèn)為整個(gè)宇宙起源于一個(gè)比原子還小的點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)爆炸產(chǎn)生巨大能量，大爆炸的萬(wàn)億分之一秒后宇宙從一個(gè)點(diǎn)變成桔子那么大，100秒后變成太陽(yáng)系那么大，爆炸產(chǎn)生的巨大能量轉(zhuǎn)變成大量物質(zhì)（愛因斯坦認(rèn)為物質(zhì)和能量可以相互轉(zhuǎn)換），整個(gè)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(lái)源，氫氣在萬(wàn)有引力的作用下凝聚在一起，氫氣被壓縮，溫度升高，當(dāng)溫度達(dá)到1000×104℃的時(shí)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(lái)并被點(diǎn)亮。

1.2 黑洞的形成

霍金認(rèn)為黑洞是由質(zhì)量比太陽(yáng)大20倍的恒星爆炸時(shí)產(chǎn)生的，恒星中氫氣被壓縮，溫度升高到1000×104℃時(shí)發(fā)生核聚變，在恒星內(nèi)核產(chǎn)生氮?dú)狻⑻荚?、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(gè)引力井就是黑洞，小的黑洞質(zhì)量有4個(gè)太陽(yáng)那么大，大的是太陽(yáng)質(zhì)量的萬(wàn)倍以上，超大的黑洞質(zhì)量有400萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)那么大，在銀河系的中央有一個(gè)超大的黑洞，整個(gè)銀河系圍繞著黑洞運(yùn)轉(zhuǎn)，黑洞起到穩(wěn)定整個(gè)星系的作用。

2 分析、推理、討論

2.1 暗物質(zhì)

按照霍金教授的理論在宇宙大爆炸的瞬間，宇宙由一個(gè)點(diǎn)在100秒后變成太陽(yáng)系那么大，這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生了大量的粒子，這些粒子絕大部分以超過(guò)光速的速度運(yùn)動(dòng)，有的甚至幾倍于光速，這是很明顯的，也是可以計(jì)算出來(lái)的。這些粒子在萬(wàn)有引力的作用下凝聚成更大的粒子或星體，整個(gè)宇宙中充滿著這樣的粒子和星體。問(wèn)題是現(xiàn)在科學(xué)界有一條成文的公理就是：任何物體的運(yùn)動(dòng)速度不可能達(dá)到和超過(guò)光速。我們暫且把這一條公理放在一邊不理它，假設(shè)宇宙中95%以上的粒子以超過(guò)光速或等于光速的速度運(yùn)動(dòng)，那么會(huì)出現(xiàn)一種什么狀態(tài)呢？根據(jù)愛因斯坦狹義相對(duì)論的理論，運(yùn)動(dòng)的距離變短，當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度v＝c時(shí)，距離L將變?yōu)榱?。也就是說(shuō)，一個(gè)物體無(wú)論在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)它的體積多大，只要它的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到或超過(guò)光速時(shí)，它的體積就變成零，從而成為一個(gè)點(diǎn)，這時(shí)我們用肉眼和任何儀器都看不到它，因?yàn)樗捏w積是零。這些物質(zhì)可以輕松的穿過(guò)我們的身體，穿過(guò)墻壁，甚至可以從地心穿過(guò)地球。

2.2 黑洞

關(guān)于黑洞的形成我認(rèn)為霍金教授的描述有些地方很難理解，霍金說(shuō)質(zhì)量比太陽(yáng)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(zhì)的一種，因?yàn)樗薮螅舛紵o(wú)法逃脫它的引力，我們無(wú)法檢測(cè)到它內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和形狀，也無(wú)法檢測(cè)到它是由什么物質(zhì)構(gòu)成的，只能感知到它的存在。

以光速運(yùn)動(dòng)的暗物質(zhì)是多種多樣的，有的質(zhì)量很小，有的質(zhì)量很大，有的高速旋轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)或公轉(zhuǎn)），有的按它自身的我們未知的軌跡運(yùn)動(dòng)著。那些以光速和超光速運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)或公轉(zhuǎn)）的質(zhì)量巨大的星體就是黑洞。由于它的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到或超過(guò)了光速，所以它的體積是零，它是一個(gè)點(diǎn)，在這一點(diǎn)上凝聚了那么大的質(zhì)量，那么在這個(gè)點(diǎn)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(zhì)，包括星體，所以黑洞的質(zhì)量將變得越來(lái)越大。根據(jù)愛因斯坦廣義相對(duì)論的理論：（1）在大質(zhì)量物體周圍空間是扭曲的；（2）在大質(zhì)量物體周圍，①時(shí)間是變慢的。②距離是變短的。所以質(zhì)量巨大的黑洞越來(lái)越坍縮成一個(gè)點(diǎn)，我們?cè)絹?lái)越無(wú)法探測(cè)到它內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)構(gòu)成。

3 理論根據(jù)及理論假設(shè)

愛因斯坦狹義相對(duì)論告訴我們：（1）運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變慢；（2）運(yùn)動(dòng)的距離變短；（3）運(yùn)動(dòng)的物體質(zhì)量變大。

從上面的公式可以看出，當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度v等于光速c時(shí)，時(shí)間t被無(wú)限延長(zhǎng)，距離L等于零，質(zhì)量M變成無(wú)窮大。由于狹義相對(duì)論是在光速不變和任何物體的運(yùn)動(dòng)速度小于光速的前提下成立，這里假設(shè)當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度等于和大于光速時(shí)，狹義相對(duì)論的部分原理還是成立的：（1）當(dāng)V≥C時(shí)，時(shí)間被無(wú)限延長(zhǎng)；（2）當(dāng)V≥C時(shí)，距離等于零或變成負(fù)值是成立的；（3）當(dāng)V≥C時(shí)，物體的質(zhì)量變大，但不可能變成無(wú)窮大（因?yàn)檫@不符合質(zhì)量能量守恒的原理）。有了這三個(gè)假設(shè)，我們就很容易解釋：（1）暗物質(zhì)就是以光速或超光速運(yùn)動(dòng)的粒子或星體；（2）黑洞就是以光速或超光速運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)或公轉(zhuǎn)）的質(zhì)量巨大的星體。也就可以很容易的解釋暗物質(zhì)和黑洞所表現(xiàn)出來(lái)的各種特質(zhì)和現(xiàn)象。

4 對(duì)“快子”的看法

有的科學(xué)家提出了“快子”的概念，即超過(guò)光速運(yùn)動(dòng)的物體稱作“快子”，他們提出“快子”質(zhì)量是虛數(shù)，“快子”的能量是負(fù)能量，但是我不贊同他們的觀點(diǎn)，他們的觀點(diǎn)是否正確還有待于研究。

5 結(jié)論

經(jīng)過(guò)以上的推理和論證，我們得出以下結(jié)論：（1）暗物質(zhì)就是以光速或超光速運(yùn)動(dòng)的粒子或星體；（2）黑洞就是以光速或超光速運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)或公轉(zhuǎn)）的質(zhì)量巨大的星體；（3）由于暗物質(zhì)和黑洞都是宇宙大爆炸的產(chǎn)物，它和常規(guī)物質(zhì)（我們用肉眼和儀器能看到的物質(zhì)）來(lái)自同一個(gè)地方，所以暗物質(zhì)和黑洞的化學(xué)組成和常規(guī)物質(zhì)是一樣的。（這是本研究前期的三個(gè)研究論點(diǎn)，更進(jìn)一步的論述將在下一篇文章中進(jìn)行）。