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白洞

吕锦华 (jh.lv66@hotmail.com) 上传2007.11 浏览126


过去学术界把白洞视为黑洞的另一端,或其对立物——“ 白洞好象一个不断向外喷射物质和能量的源泉,它向外界提供物质和能量,却不吸收外部的物质和能量。”当已经确认黑洞是一个封闭天体时,有人也猜想白洞也是一种特殊的天体。甚至有人认为,白洞是黑洞的另一种表现形式 :“白洞”很可能就是“黑洞”本身!也就是说黑洞在这一端吸收物质,而在另一端则喷射物质,就像一个巨大的时空隧道。

他们或者没法解释白洞如此高的能量是靠什么机制聚集起来的,或者无法说明二个封闭的天体——黑洞白洞怎么样通过 时空隧道沟通起来。

我的正交的多度规多宇宙时空理论指出:高密度高膨胀压的白洞是由具有强大收缩压的黑洞孕育起来的,它被约束于黑洞的中心。

黑洞可能很大,例如,一个星系级的黑洞,其质量为M=2×1041 kg,尺度(极半径)R=2.967×1014 m,但黑洞白洞的分界面——白洞的外径 r2 = 2.181 ×10-18 m 。占了黑洞的极小部分。就是当今宇宙的中心黑洞,其尺度为: Rh = 115.47 亿光年= 1.09 ×1026 m ,其内的白洞的尺度r2 = 1.56 ×10-14 m 。可见, 白洞的尺度是非常小的,远比纳米还小。

白洞虽小,但它仍有分层结构:当今宇宙的中心黑洞,在 r2 处是强子——轻子等离子相变面,温度是1.395 ×1011 K0 ,能量为12MeV ,压强为-8.1409 ×1069 Pa 。在其内r = 6 ×10-16 m 处,温度是 1.2× 1013 K0 ,能量为 1.034GeV ,压强为-6.021 ×1073 Pa 。在这相变面上强子与轻子间的电磁相互作用仍起主导作用,其外是强子——轻子等离子体。在这相变面内已是基本粒子流体相。在其内 r = 3 ×10-18 m 处,温度是 2.4× 1015 K0 ,能量为 206.8GeV ,压强为-2.4084 ×1078 Pa 。在这相变面上弱作用被分离出去,在这相变面内弱、电、引力三种相互作用结合在一起了。在 r = 6 ×10-30 m 处,温度是 1.2× 1027 K0 ,能量为 1.034 ×1014GeV ,压强为-6.021 ×10101 Pa 。在这相变面上强作用被分离出去,在这相变面外是基本粒子流体相,夸克被禁闭,所有的重子、介子、轻子、中间玻色子、光子、引力子、胶子全分离了。在这相变面内是色胶子相,四种相互作用力仍结合在一起。在 r = 11LPL 处,温度是 4.05× 1031 K0 ,能量为 3.49 ×1018GeV ,压强为-0.9522 ×10109 Pa ;在这相变面内侧是胶子凝聚相,那儿 压强为-6.7535 ×10110 Pa 。在r3 = 2.9762LPL 处,光速为零。也就是说,没有任何物质能进入小于 r3 区间,r3 是当今宇宙白洞的内边界,也就是说,白洞的中心是空心的,那儿存在一个没有任何物质的空间,我将它称为绝对零真空,而 r3 处称为相对零真空。过去那种认为引力可以将物质无限压缩至零点这个奇点的观点,完全是想当然,他们完全没考虑物质被高度压缩时内部发生的应力抗拒,特别是强相互作用斥力!事实上,光靠引力的收缩作用,物质甚至还不足于进入小于 11LPL 的区域!是色胶子的色电和色磁耦合的相互作用减弱了强相互作用斥力的阻力,才使物质可进入比 11LPL 更小的区域。而只有当黑洞成为裸黑洞时,其内的白洞的内边界 r3 才会小于普朗克长度LPL :r3 = 0.4259LPL 。而在普朗克长度LPL 处,这时温度也远高于普朗克温度LPL :T=4LPL/3=1.187 ×1033 K0 ,这时白洞才发育成熟了。

恒星黑洞处于星系物质非常丰富的区域,它们不可能单独地发育成裸黑洞,甚至不可能发展成史瓦西黑洞,它们只能是克尔黑洞,也可能有带电的莱斯纳黑洞,它们的结局是被星系黑洞(孤立星系的中心黑洞)或星系团黑洞(星系团共同的中心黑洞)所吞并。只有后者可以发展为史瓦西黑洞(当其吞噬了其所在星系或星系团的全部质量的 89% 时),这时它将收缩,并本体发光(驻波振荡辐射),成为第一类类星体。当其吞噬了其所在星系或星系团的全部质量时,它的表面光速达到 80 万公里/秒——真空光速时,黑洞与其周围的时空不再发生相互作用,它将通过越来越强的驻波振荡辐射霍金辐射单调地蒸发,这时它就是裸黑洞——第二类类星体。这种类星体的寿命是很短的,星系级的仅六天,星系团的仅六十天,一般天文学家会把它们视为超新星爆发。但其前身是类星体而非恒星,它不处于任何星系内,它的爆炸产物不是中子星黑洞,而是第三类类星体——黑洞绕着日益膨胀但亮度渐弱的光球旋转,周围的星云中有日益强烈的辐射(微黑洞驻波振荡辐射霍金辐射)。它最终又会演化成新的星系或星系团,但其中心会有一个共同的黑洞(新的星系黑洞星系团黑洞)。

具有膨胀能的白洞具有正熵:S2 =(4π 6 kB /45 )ln (βr2 /r3 ),其中kB 是玻尔兹曼常数,β= Ch /C ,C = 30 万公里/秒,Ch是约束着它的黑洞的极径的视界光速,对于当今的宇宙中心黑洞Ch=C ,β=1。约束着它的黑洞的其余部分具有收缩能,它产生负熵: S1 = - (9 kB A /32 πAPL )[1-a4 β4 (1- 4 ln[a β])],其中 a = r2 /Rh<<1(Rh黑洞的极半径),A是黑洞的视界表面积, APL 是普朗克胞元的表面积。由此可见,虽然该式远比霍金的熵公式复杂,其绝对值也比霍金熵小,但仍具有霍金的熵公式揭示的规律:熵的大小与黑洞的视界表面积与普朗克胞元的表面积之比成正比。这个比值是极其巨大的,故黑洞的总熵 S = S1+ S2 通常是个很大的负值。但裸黑洞在蒸发到临界尺度时, S=0 ,其内的白洞就不再受束缚而发生爆炸,这个临界尺度 RC<6 ×10-14 m 。这个尺度还是比纳米小得多,可见,宇宙的大爆炸的确是在几乎一点处发生的。

总之,我们在太空中是不可能看到白洞的,白洞是物质密度和场强极其高的区域,其内和表面的光速是十分低的。我们能看到的至多是白洞爆炸后的光球宇宙。白洞只能存在于黑洞之内,当它成熟而爆炸时,是将孕育它的黑洞也彻底摧毁了的,并将黑洞蒸发的余辉压缩生成许多微黑洞,也可能将残存并包裹着它的黑洞外壳炸出一些小黑洞微黑洞是尺度 为8×10-14m,其质量约3.8366×1014kg 的黑洞,它的密度很大,表面温度达 1.265 ×1010 K0 。由于其表面温度很高,霍金辐射很强。其尺度又很小,内部的白洞也太小,来不及发育成熟,故不会爆炸,要么通过驻波激荡辐射霍金辐射而蒸发掉,要么在作为恒星星胚中加热恒星物质使之达到热核反应温度。

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