黑洞是否存在？

黑洞是否存在？

斯迪文·霍金教授完全错了

最近的比较轰动新闻之一是霍金教授向世界宣布他解决了黑洞信息悖论，认为黑洞信息并未消失，最终以辐射形式释放出来，整个过程中信息是守恒的。霍金的正式学术论文尚未公布。由於无法知道他的新观点的具体细节，本女暂时无法做评。但是，本女感到欣慰的是，霍金先生总算是朝正确的方向迈了一大步，承认并且接受了本女首创的广义信息论的三大基本原理之一，广义信息守恒。须知，广义信息守恒是远比其他物理定律更为根本的物理原理。其他的物理规律，至多在我们这个宇宙范围内普遍成立。而广义信息守恒，不但在这个宇宙范围内成立，而且在所有可能的宇宙中都成立。必须指出，由霍金提出的基於量子态真空激发的黑洞辐射蒸发理论，是完全错误的，因为作为他理论出发点的真空激发，就是错误的。其错误是有明白无误的实验证据的。我们来回归一下，霍金推导的黑洞辐射温度公式，以及他希望刻在他的墓碑上的著名的黑洞熵公式，是怎么来的。霍金的原始推导在数学上比较复杂，所以本女在此仅做个原理性的推导，使得任何不懂数学和物理的人都能看懂。量子力学里有所谓的测不准原理，比如能量和时间不能够同时测准。把测不准原理应用到真空，便有了所谓的真空激发态。因为按照量子场论的理解，真空态并非是什么都没有，真空仅仅是许多可能量子态里能量最低的态，叫做基态。可是真空并不能老老实实完全待在基态，因为那样能量就完全是确定的，也就违背了测不准原理了。所以，按照量子场论的观点，真空应该有一定的机率，会激发到比基态更高的能态，这也就是真空激发。平均起来，真空会有一个不为零的净能量，叫做真空能量。真空激发通常被理解成在非常短的时间间隔内一对正反粒子瞬时从“无”中生成，又迅速互相湮灭。这个正反粒子对可以是正负电子对，正反中微子，正反夸克，或者任何你可以想象的粒子，包括任何波色子或者费米子。物理实验里，高能粒子相互碰撞时，确实可以经常看到正负粒子对的产生。物理学家们便把这解释成真空激发产生的粒子对，由於外界能量的输入，他们可以不必互相湮灭，而飞离开去，成为可以被观测到的粒子对。

霍金从真空激发产生正反粒子对的假设出发，假设在黑洞的事件地平线附近，真空激发瞬时产生一对光子。而因为光子位置的不确定性，其中一个光子可能掉入黑洞的里面，再也出不来，那么两个光子没有办法湮灭掉，那另外一个光子只好飞离开，成为黑洞辐射了。

假设黑洞辐射的特征温度是T，那么在辐射特征温度的光子的能量便是kT，即波尔兹曼常数乘以温度，学过热力学的都知道。这种能量的光子的波长，就是

λ = (h*C)/(kT) = (2*π*hbar*C)/(kT)

如果由於测不准原理而一个光子掉进黑洞里，另外一个没有，那么光子波长应该是和黑洞大小相当的，黑洞的施瓦西半径为：

R = 2GM/C^2

令光子波长等於黑洞半径：

λ = (h*C)/(kT) = (2*π*hbar*C)/(kT) =R=2*G*M/C^2

整理一下，我们便得到这个公式：

T = (π*hbar*C^3)/(kGM)

霍金的黑洞辐射温度公式，数学上的推导更加严格些，修正比例常数后是：

T = (hbar*C^3)/(8*π*k*G*M)

从霍金的黑洞辐射温度，利用热力学公式非常容易就可以推导出霍金的黑洞熵公式：

T*dS = dE

dS = (1/T)*dE

E就是黑洞能量，使用爱因斯坦质能公式E=MC^2

dS = (8*π*k*G*M)/(hbar*C^3) * C^2*dM

dS = 8*π*k*G*M/(hbar*C) * dM

积分，令M为零时S为零：

S = 4*π*k*G*M^2/(hbar*C)

S = (1/4) * 4π*(C^3/(G*hbar)) * (2*G*M/C^2)^2 * k

S = (1/4) * 4πR^2/(lp^2) * k

S = (1/4) A/lp^2 *k

其中lp是普朗克长度：lp = SQRT(G*hbar/C^3)

这就是著名的霍金黑洞熵公式的来源。

本女认为，这个公式，在数值上，对宏观尺度的黑洞是正确的。

在形式上，这个公式是错的，在推导过程上，则是完全谬误的。

量子场论的真空激发理论，是完全错误的。测不准原理不应该应用在真空上。真空并不是物理实体，没有什么可“测”的，也就谈不上测不准原理。真空，除了包含有广义量子信息，并没有任何其他物理量与它联系。真空有温度吗？没有，真空有质量吗？没有。有电荷吗，也没有。所以，真空没有与它有关联的物理量，也就谈不上测不准原理了。

事实上，量子场论物理学家们试图计算真空激发能时，就发现他们完全错误了。要计算真空激发能，就得从零开始，把所有可能的能级都积分进去。要避免得到无穷大，就得有个截止的最高能量。取最自然的普朗克能量为截止能量，得到的真空能仍然是一个大得不可惊人的数值。

有人试图用真空能量来解释所谓的宇宙暗能量。可是，按照量子场论算出来的真空能密度，足足比应该有的宇宙暗能量密度，大了整整一百二十个数量级。

一百二十个数量极是怎么个概念呢？一百二十这个数字看起来很小，可是我们说的不是一百二十倍，也不是亿万倍，是一的后面整整添上一百二十个零！

为了理解量子场论算出来的真空能有多少大，我们来做个比较。

如果这个真空能密度等於宇宙暗能量密度，那么，宇宙那么大的体积内的真空能，就可以产生足够的引力，形成一个黑洞。可是如果这个能量密度大上一百二十数量级，那么，只要宇宙半径的十的六十次方分之一的半径的球体内的真空能，就足够形成一个黑洞了。

从本女的宇宙常数公式，我们知道，宇宙半径等於PI乘以宇宙常数N=1.5x10^40，再乘以电子经典半径。那么宇宙半径的十的六十次方分之一的大小，便是比电子经典半径，还要再小上个二十个数量级。这么小的空间内，就有足够的真空能，就可以形成一个黑洞了。

事实上，这个尺度，便是普朗克长度。按照量子场论的预言，我们的周围，应该遍布无数个的小小的普朗克黑洞了。我们的世界根本就不可能存在。多数物理学家也同意，真空能无法解释宇宙暗能量。但是且慢，你不能解释宇宙暗能量，不能拍拍屁股就走。你按照你的理论，推算出了一个结果，预言了一种情形，而你的结果和预言根本就不符合客观事实，那么，你的理论根本就有问题了！既然按照真空激发理论计算的真空能根本不存在。那么，面对事实吧。真空激发理论根本是错的。没有真空激发能，测不准原理也不应该应用在真空上。粒子物理实验观测到粒子对的产生是有的，但是那可以并且必须用别的办法解释，不可以用真空激发来解释。

那么，从真空激发的假设出发提出的黑洞霍金辐射理论，也是完全错误的。

本女现在趋向认为。理论上预言的真正的黑洞，是不存在的。可能存在的，是出於亚临界状态的亚黑洞。只比黑洞轻那么一丁点儿，但是还是成不了真正的黑洞。

科学家再称"黑洞不存在"

为什么黑洞不可能存在？因为黑洞要存在，就必须从一个非黑洞的星体，由引力坍塌而形成黑洞。那么从非黑洞进入黑洞，这个瞬间的转换，其中发生的物理过程是怎样的，应该有个物理解释。但是没有任何物理学家探讨过这个过程是如何可以发生的，也没有任何人给过任何解释。理论上，这个从临界黑洞态转换到黑洞态的瞬间转换，是个过不去的瓶头。事实上，这个转换需要无穷长的时间才能完成，也就是说，这只有在一个无穷大的宇宙中才有可能。之所以需要无穷长的时间从亚黑洞转化为黑洞，是因为临近黑洞事件地平线的地方，时间的进程在外部世界看来，近于无穷缓慢。如果黑洞不存在，只存在亚临界黑洞，那么霍金的理论，以及一切黑洞物理学家的理论，就统统是错误的。物理学的雄伟大厦，必须在广义信息论的框架下，重新建造。

没有人知道宇宙中到底有没有黑洞。从黑洞这个概念提出的第一天起，科学家关于黑洞存在与否的争论就没有停止过。尽管黑洞理论能够解释一些问题，但宇宙也变得越发“诡异”和难以捉摸。最近，美国科学家在《物理评论D》（Physical Review D）上撰文指出，黑洞是不可能存在的。

如果他们的认识是正确的，那么天文物理学将经历一次新的变革，困扰科学家40余年的难题也将不攻自破。

简单说来，黑洞就是空间中的一个点，它的万有引力趋于无限大。在距离黑洞中心一定范围之内，它的引力大得连光都无法逃脱，这个范围就是所谓的“视界”（event horizon）。1974年，理论物理学家史蒂芬.霍金提出，量子物质能够以某种“狡猾”的方式逃出黑洞。他认为，粒子-反粒子对有一定的随机几率能够瞬间以实物形式“跨”于“视界”之上——其中一个坠入黑洞，另一个则将能够自由。这就是著名的“霍金辐射”（Hawking Radiation）。这一理论表明，黑洞并非只进不出，它可以缓慢地释放出一些物质，被吸入黑洞的一切事物都最终能在几十亿甚至几万亿年后“重见天日”。

这样看来，黑洞就成了一个矛盾体：即“密不透风”，又有所疏漏。这个两难的问题已经困扰了科学家40年之久。

在最新的研究中，美国凯斯西储大学（Case Western Reserve University）的物理学家Lawrence Krauss和同事构建了一个复杂的数学公式，能够证明黑洞并不存在。Krauss表示，公式的关键在于引入了爱因斯坦提出的时间延缓效应（relativistic effect of time）。

爱因斯坦在广义相对论中指出，飞向黑洞的宇宙飞船中的乘客会感觉到飞船在加速，而在黑洞外部的观测者看来，飞船的速度却在变慢。而当飞船到达“视界”时，这个速度可以慢到观测者认为飞船似乎会永远停在那里，但永远不会被湮没。Krauss表示，时间能够在那个点上停止下来，这就意味着时间对于黑洞而言是无限的。如果黑洞会不断向外释放物质，质量逐渐减少，那么它们在形成之前就已经蒸发消失了。他说，这就好比是向一个没有底的瓶子里倒水，永远倒不满。

Krauss表示，没有人真正见过黑洞。科学家会认为宇宙中遍布着黑洞，可能是由能够产生巨大引力的特大质量恒星遗骸引起的类似效果。实际上，Krauss不是第一个这样认为的人。2005年3月，美国天体物理学家乔治.钱普拉因表示，宇宙中没有黑洞，所谓的黑洞是由“暗能量”组成的巨大星体（参见更多阅读4）。而在2006年7月，另一位美国科学家席尔德也发现了一个一直被当作黑洞的类星体。

NASA戈达德空间飞行中心（Goddard Space Flight Center）的天文学家Kimberly Weaver评论说，人们对黑洞和宇宙的认识不会如此之快。尽管她十分欣赏凯斯西储大学科研小组所描述的结论，但问题是人类目前的观测还没有找到任何能够支持这一观点的事实证据。Weaver说，天文学家确实在银河系中央的超大黑洞附近观测到星际物质毫无踪迹地消失。不过，到目前为止，也没有人真正探测到“霍金辐射”，找到黑洞蒸发的证据。

黑洞真的存在吗？换句话说怎么证明黑洞的存在？黑洞无法直接观测，但可以用间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。通过物体被吸入前的因高热而放出红外线和γ射线的“边缘讯息”，可以获取黑洞存在的讯息。

肯定是存在的

黑洞也是可以人造的，但是那不是严格意义上的黑洞

不一定。严格说它只是一个大质量大引力的不可见的天体，目前还米有确认。再等等，过几年可以用“甚大基线干涉测量”技术拍摄它，那时就可以确定了。