第一百章 黑洞宇宙
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物理系,办公室。
王文芳副教授正在批改大二学生们交上来的作业。
《大学物理》作为所有工科学生的必修课,王文芳也负责部分本科生的课堂教学工作。
“王教授?”
开着的办公室的门,被年轻学生所敲响。
“是来交作业的吗?”
看着来人有点面熟,王文芳以为是自己的学生。物理课是大班授课,绝大多数学生,王文芳都叫不出名字。
“不是,我是大一的,我们的物理课,要下个学期才开始。”
成兴赶紧解释。
“哦?那你找我......”
“是这样,关于天文物理,我有些想法,想写个论文,找您请教一下。”
受到了诸多刺激,再加上与云丽沟通之后,得到了鼓励。成兴越想,越觉得自己的理论,有道理。所以一不二不休,准备将其变成文字,发表出来。
让世人都能认识到自己的优秀。自己绝对不是什么人的影子。
“你想发表论文?”
王文芳吃惊的看着,对方年轻的面貌。大一的学生,想发表论文?莫非.....
“你是陈泉吧!”
王文芳一拍桌子。“怪不得我觉得你面熟。经常能在报纸和电视上,看到你的消息。”
要是别人说想大一就发表论文,肯定是痴心妄想。
但是刚刚在MEMS领域,领衔发表了一系列论文的陈泉,显然不在此列。更不要提,陈泉在高中阶段,就拿过物理奥林匹克的金牌。
“我...”
成兴差点一口气没有上来。
“我不是陈泉!我是成兴,检测专业的学生。”
“噢。成兴?你们两个长得还真有点像。”
王文芳马上失去了兴趣,但她还是礼貌性的问了一句:“你为什么想起发表论文了?”
虽然感知到对方的态度,从热情到冷淡,但成兴还是兴高采烈的,把对云丽说的那番话,讲了一遍。
“嗯...嗯...嗯...嗯...”
王文芳边听,边点头,算是给与鼓励。
“我就想着,会不会是大爆炸理论,本身根本就是错的。”
由于王教授一直是赞许的态度,成兴的信心又慢慢回升。
“这些都是你自己想出来的?”
虽然王文芳的信息资料来源,更加广泛,但成兴的某些看法,她还是首次听说,毕竟她不是搞天文方向。
“基本上都是。我只看过几本科普杂志,其他的资料,还没有查过。”
“那可真不错,不过.....”
“不过什么?”
成兴心中升起一股不祥的感觉。
......
“对大爆炸理论,其实早就有人不满。从大爆炸理论诞生的第一天起,就有人不停的攻击。但光靠指责是没有用的。”
常年与本科生打交道的王文芳,还是很有耐心的。“想推翻大爆炸理论,就需要更合理的替代性理论。而这种理论,我们目前并没有。”
“有的。有的。我就有一套替代性理论。”
成兴兴奋得两眼放光。
“哦?你有一套替代性理论?”
王文芳眯起了眼睛,再次打量起,眼前这位,由于陈泉的关系,有点面熟的面孔。“说说看!”
“您看啊,这是黑洞的示意图。”
成兴从包里拿出几张早就画好的白纸。
“按照传统的理解,黑洞是一个星体,不断被自身重力所吸引,不断坍塌而形成的。
当坍塌不断继续,最终小于史瓦西半径之后,坍缩还在继续吗?如果继续坍缩,不就形成了黑洞里面套黑洞的局面吗?
如果不继续坍缩,是什么力量制止了坍缩?”
成兴侃侃而谈。
(史瓦西半径,是任何具有质量的物质都存在的一个临界半径特征值。物体的实际半径小于其史瓦西半径的物体被称为黑洞。)
“有意思,接着说。”
王文芳没有急于否定。毕竟成兴所说的问题,是物理界的一个经典难题。
奇点之内的世界,没有人可以解释。
广义相对论止于奇点。奇点之内,所有的物理定律一律失效。
爱因斯坦晚年,甚至因此否认了黑洞的存在。
“我还画了个示意图。”
成兴又拿出了一张纸。纸上有一个大圆,圆中有个点A。
“我们现在假设,A点是个发光物体。根据黑洞原理,它所发出的光,都会最终指向黑洞中心。因为所有光都无法逃离黑洞引力。对吧。”成兴在纸上,比比划划。
“对!”
王文芳来了兴趣。
“根据光路可逆原理,如果我们把A点的发光物体换成观察者,他看到的所有光线,实际上,都是从黑洞中心发射出来的。对不对?”
“嗯?...”
王文芳越来越有兴趣了。“对!....接着说!”
“在黑洞内部的观察者A眼里,他会发现,无论向哪一个方向望去,上,下,左,右,前方,后方,都是黑洞的中心!对黑洞内的生物来说,黑洞实际是把黑洞内部的空间,给包围了!”
成兴越讲越兴奋。
“也就是说,在黑洞内的空间结构里,是黑洞的引力,把内部的空间,支撑了起来。黑洞的引力,不再使物体吸引在一起,而是使他们分开。
在广义相对论里,引力可以扭曲时空,在黑洞的内部,引力不仅是扭曲,而且塑造了时空。引力同时在所有方向上存在。黑洞也不再是三维概念上的一个点,它就是空间本身。”
.......
“很有意思的假说。”
王文芳点头赞许。“不过这个理论,跟你前面说的,大爆炸理论的一堆问题,有什么关系?”
“我认为,我们现在的宇宙,就处在一个黑洞里。”
“哦?”
王文芳听过类似的黑洞宇宙假说。其核心观点,即本宇宙,很多特征,都满足了构成黑洞的基础条件。
果然,成兴也把相同的观点,搬了出来。
“按照宇宙中的总质量计算,我们可以推算出,本宇宙黑洞的史瓦西半径为1500亿光年,已经远远超过了可观测宇宙的实际半径460亿光年。因此,我们的宇宙,就是处在一个黑洞里。”
说完,成兴用希望的目光,注视着王文芳,希望得到肯定的答复。
.......
“嗯....“
王文芳沉思片刻,同时也是筹措语言。
多年跟本科生打交道的经验,让她不会直接去打消学生的积极性。
“你的那个黑洞引力的设想,说实话,是个很有趣的假说,但也仅仅是假说,因为我们无法去证实它。”
“噢?”
成兴感到不妙。
“根据你的想法,如果我们的宇宙,本身就是个黑洞,同时也是闭合的三维空间,我们观测到的宇宙,就不应该是平直的。但这与目前的观测结果并不符合。”
(在平直空间的欧氏几何中,任何三角形的内角之和都是180°。但是如果在球面上或曲率为正的曲面上,内角加起来将超过180°。而在双曲面或曲率为负的曲面上,三角形内角加起来将小于180°。几何测量方法的原理是,以观测者作为一个顶点,再在空间选取2个点,构成一个三角形。如果我们能测出三条边的边长,在欧氏几何中就可以确定这一具有唯一性的三角形,其顶角的大小就可以计算出来。另一方面,我们也可以通过直接观测得到我们所在的顶角的大小,与计算值相比,就可以确定是否一致,还是更大或更小。
如果这个顶角的观测值和计算值(真实值)相等,表明宇宙是平直的三维欧氏空间;如果观测值大于计算值,则表明光线在一个正曲率面上穿行,即宇宙为球面;如果观测值小于计算值,则表明宇宙是负曲率的双曲面。)
“能不能,是因为当前宇宙的尺度过大,而我们的观测工具,精度不足,即使空间是闭合的,我们也观测不到?”
成兴猜测。
“也许吧。谁知道呢?”
王文芳耸了耸肩。“但到目前为止,所有的观测证据,对你的理论,是不利的。另外,你的理论,还解释不了,哈勃红移现象。宇宙是黑洞没有问题,但为什么这个黑洞会一直膨胀。而哈勃红移现象正是大爆炸理论的最强支持点。”
(哈勃红移现象:远离我们的恒星发出的光的光谱会向红色的一端移动,由哈勃证实。)
“可是大爆炸理论,有那么多问题!”
成兴试图争辩。
“大爆炸问题多,并不意味它是错的。除非你能另辟蹊径,把所有大爆炸理论解释过的问题,全解释一遍,这样才有取代大爆炸理论的可能。”
“好吧,我回去再研究研究。”
成兴没有继续顶牛。
这个宇宙红移,他要仔细看看,到底是怎么回事。
也许真的要去图书馆查查资料了。
“另外,大爆炸理论,解决的可不仅仅是宇宙膨胀这一个现象,它还解决了宇宙微波背景辐射问题。”
“什么是宇宙微波背景辐射问题?”
“你看,你连宇宙微波背景辐射问题都不知道,就贸贸然的想否定大爆炸理论,是不是有些想当然了?”
“......“
成兴被打击得,有点说不出话来了。
“除了宇宙微波背景辐射问题,大爆炸还对很多现象有良好的解释,例如宇宙中氢元素的丰度等。想推翻大爆炸理论,这些问题,都要给出替代解释。”
“噢。明白了。”
成兴彻底蔫了。
他甚至打算放弃了,直到王文芳教授的最后一句话:
“没有关系,不是每个人,都能成为陈泉的。不要太过于执着一时得失,目前你的任务,还是认真学习,打好基础。”
“明白。”
成兴嘴上说明白,但心底重新燃起了斗志。
就在他快要走出办公室的时候,背后又传来了王文芳的自言自语。“挺有灵气的一个孩子,要是报物理专业就好了。可惜了。”
成兴的脚下就是一凝,差点直接摔倒。
物理系,办公室。
王文芳副教授正在批改大二学生们交上来的作业。
《大学物理》作为所有工科学生的必修课,王文芳也负责部分本科生的课堂教学工作。
“王教授?”
开着的办公室的门,被年轻学生所敲响。
“是来交作业的吗?”
看着来人有点面熟,王文芳以为是自己的学生。物理课是大班授课,绝大多数学生,王文芳都叫不出名字。
“不是,我是大一的,我们的物理课,要下个学期才开始。”
成兴赶紧解释。
“哦?那你找我......”
“是这样,关于天文物理,我有些想法,想写个论文,找您请教一下。”
受到了诸多刺激,再加上与云丽沟通之后,得到了鼓励。成兴越想,越觉得自己的理论,有道理。所以一不二不休,准备将其变成文字,发表出来。
让世人都能认识到自己的优秀。自己绝对不是什么人的影子。
“你想发表论文?”
王文芳吃惊的看着,对方年轻的面貌。大一的学生,想发表论文?莫非.....
“你是陈泉吧!”
王文芳一拍桌子。“怪不得我觉得你面熟。经常能在报纸和电视上,看到你的消息。”
要是别人说想大一就发表论文,肯定是痴心妄想。
但是刚刚在MEMS领域,领衔发表了一系列论文的陈泉,显然不在此列。更不要提,陈泉在高中阶段,就拿过物理奥林匹克的金牌。
“我...”
成兴差点一口气没有上来。
“我不是陈泉!我是成兴,检测专业的学生。”
“噢。成兴?你们两个长得还真有点像。”
王文芳马上失去了兴趣,但她还是礼貌性的问了一句:“你为什么想起发表论文了?”
虽然感知到对方的态度,从热情到冷淡,但成兴还是兴高采烈的,把对云丽说的那番话,讲了一遍。
“嗯...嗯...嗯...嗯...”
王文芳边听,边点头,算是给与鼓励。
“我就想着,会不会是大爆炸理论,本身根本就是错的。”
由于王教授一直是赞许的态度,成兴的信心又慢慢回升。
“这些都是你自己想出来的?”
虽然王文芳的信息资料来源,更加广泛,但成兴的某些看法,她还是首次听说,毕竟她不是搞天文方向。
“基本上都是。我只看过几本科普杂志,其他的资料,还没有查过。”
“那可真不错,不过.....”
“不过什么?”
成兴心中升起一股不祥的感觉。
......
“对大爆炸理论,其实早就有人不满。从大爆炸理论诞生的第一天起,就有人不停的攻击。但光靠指责是没有用的。”
常年与本科生打交道的王文芳,还是很有耐心的。“想推翻大爆炸理论,就需要更合理的替代性理论。而这种理论,我们目前并没有。”
“有的。有的。我就有一套替代性理论。”
成兴兴奋得两眼放光。
“哦?你有一套替代性理论?”
王文芳眯起了眼睛,再次打量起,眼前这位,由于陈泉的关系,有点面熟的面孔。“说说看!”
“您看啊,这是黑洞的示意图。”
成兴从包里拿出几张早就画好的白纸。
“按照传统的理解,黑洞是一个星体,不断被自身重力所吸引,不断坍塌而形成的。
当坍塌不断继续,最终小于史瓦西半径之后,坍缩还在继续吗?如果继续坍缩,不就形成了黑洞里面套黑洞的局面吗?
如果不继续坍缩,是什么力量制止了坍缩?”
成兴侃侃而谈。
(史瓦西半径,是任何具有质量的物质都存在的一个临界半径特征值。物体的实际半径小于其史瓦西半径的物体被称为黑洞。)
“有意思,接着说。”
王文芳没有急于否定。毕竟成兴所说的问题,是物理界的一个经典难题。
奇点之内的世界,没有人可以解释。
广义相对论止于奇点。奇点之内,所有的物理定律一律失效。
爱因斯坦晚年,甚至因此否认了黑洞的存在。
“我还画了个示意图。”
成兴又拿出了一张纸。纸上有一个大圆,圆中有个点A。
“我们现在假设,A点是个发光物体。根据黑洞原理,它所发出的光,都会最终指向黑洞中心。因为所有光都无法逃离黑洞引力。对吧。”成兴在纸上,比比划划。
“对!”
王文芳来了兴趣。
“根据光路可逆原理,如果我们把A点的发光物体换成观察者,他看到的所有光线,实际上,都是从黑洞中心发射出来的。对不对?”
“嗯?...”
王文芳越来越有兴趣了。“对!....接着说!”
“在黑洞内部的观察者A眼里,他会发现,无论向哪一个方向望去,上,下,左,右,前方,后方,都是黑洞的中心!对黑洞内的生物来说,黑洞实际是把黑洞内部的空间,给包围了!”
成兴越讲越兴奋。
“也就是说,在黑洞内的空间结构里,是黑洞的引力,把内部的空间,支撑了起来。黑洞的引力,不再使物体吸引在一起,而是使他们分开。
在广义相对论里,引力可以扭曲时空,在黑洞的内部,引力不仅是扭曲,而且塑造了时空。引力同时在所有方向上存在。黑洞也不再是三维概念上的一个点,它就是空间本身。”
.......
“很有意思的假说。”
王文芳点头赞许。“不过这个理论,跟你前面说的,大爆炸理论的一堆问题,有什么关系?”
“我认为,我们现在的宇宙,就处在一个黑洞里。”
“哦?”
王文芳听过类似的黑洞宇宙假说。其核心观点,即本宇宙,很多特征,都满足了构成黑洞的基础条件。
果然,成兴也把相同的观点,搬了出来。
“按照宇宙中的总质量计算,我们可以推算出,本宇宙黑洞的史瓦西半径为1500亿光年,已经远远超过了可观测宇宙的实际半径460亿光年。因此,我们的宇宙,就是处在一个黑洞里。”
说完,成兴用希望的目光,注视着王文芳,希望得到肯定的答复。
.......
“嗯....“
王文芳沉思片刻,同时也是筹措语言。
多年跟本科生打交道的经验,让她不会直接去打消学生的积极性。
“你的那个黑洞引力的设想,说实话,是个很有趣的假说,但也仅仅是假说,因为我们无法去证实它。”
“噢?”
成兴感到不妙。
“根据你的想法,如果我们的宇宙,本身就是个黑洞,同时也是闭合的三维空间,我们观测到的宇宙,就不应该是平直的。但这与目前的观测结果并不符合。”
(在平直空间的欧氏几何中,任何三角形的内角之和都是180°。但是如果在球面上或曲率为正的曲面上,内角加起来将超过180°。而在双曲面或曲率为负的曲面上,三角形内角加起来将小于180°。几何测量方法的原理是,以观测者作为一个顶点,再在空间选取2个点,构成一个三角形。如果我们能测出三条边的边长,在欧氏几何中就可以确定这一具有唯一性的三角形,其顶角的大小就可以计算出来。另一方面,我们也可以通过直接观测得到我们所在的顶角的大小,与计算值相比,就可以确定是否一致,还是更大或更小。
如果这个顶角的观测值和计算值(真实值)相等,表明宇宙是平直的三维欧氏空间;如果观测值大于计算值,则表明光线在一个正曲率面上穿行,即宇宙为球面;如果观测值小于计算值,则表明宇宙是负曲率的双曲面。)
“能不能,是因为当前宇宙的尺度过大,而我们的观测工具,精度不足,即使空间是闭合的,我们也观测不到?”
成兴猜测。
“也许吧。谁知道呢?”
王文芳耸了耸肩。“但到目前为止,所有的观测证据,对你的理论,是不利的。另外,你的理论,还解释不了,哈勃红移现象。宇宙是黑洞没有问题,但为什么这个黑洞会一直膨胀。而哈勃红移现象正是大爆炸理论的最强支持点。”
(哈勃红移现象:远离我们的恒星发出的光的光谱会向红色的一端移动,由哈勃证实。)
“可是大爆炸理论,有那么多问题!”
成兴试图争辩。
“大爆炸问题多,并不意味它是错的。除非你能另辟蹊径,把所有大爆炸理论解释过的问题,全解释一遍,这样才有取代大爆炸理论的可能。”
“好吧,我回去再研究研究。”
成兴没有继续顶牛。
这个宇宙红移,他要仔细看看,到底是怎么回事。
也许真的要去图书馆查查资料了。
“另外,大爆炸理论,解决的可不仅仅是宇宙膨胀这一个现象,它还解决了宇宙微波背景辐射问题。”
“什么是宇宙微波背景辐射问题?”
“你看,你连宇宙微波背景辐射问题都不知道,就贸贸然的想否定大爆炸理论,是不是有些想当然了?”
“......“
成兴被打击得,有点说不出话来了。
“除了宇宙微波背景辐射问题,大爆炸还对很多现象有良好的解释,例如宇宙中氢元素的丰度等。想推翻大爆炸理论,这些问题,都要给出替代解释。”
“噢。明白了。”
成兴彻底蔫了。
他甚至打算放弃了,直到王文芳教授的最后一句话:
“没有关系,不是每个人,都能成为陈泉的。不要太过于执着一时得失,目前你的任务,还是认真学习,打好基础。”
“明白。”
成兴嘴上说明白,但心底重新燃起了斗志。
就在他快要走出办公室的时候,背后又传来了王文芳的自言自语。“挺有灵气的一个孩子,要是报物理专业就好了。可惜了。”
成兴的脚下就是一凝,差点直接摔倒。