摘要

根据质能场交换论，当天体的质量与半径之比达到极限常数时，在引力场中将发生极限效应，届时释放出大量的能量，由此产生了星系核的脉动和超新星的爆发。同时指出，所谓黑洞是不存在的，它只是极限效应发生时，理论计算上的一个临界点。根据质能场时空论的频移效应，本文还对中子态星体x射线辐射机制进行了全新阐述。

关键词：超光速—极限效应，星体的脉动，超新星的爆发，X射线辐射

1.关于光速极限问题的讨论

在爱因斯坦的狭义相对论中，以光速不变原理为基础，推导出了相对运动状态下速度迭加定理，由此得出了一个重要的结论：自然界一切物体的运动速度都以光速为极限。就是说，光速是一切物体运动速度的上限。人们不禁要问：光速作为一个物理常量，有什么理由限定自然界物质的运动速度？光速难道真的是不可逾越的吗？

实际上，如果我们弄清了时空现象的本质，就会发现所谓光速极限，只是在相对论条件下得出的一种观测效应。自然界中，光的传播与物质的运动两者之间没有任何关系，物体的运动速度没有理由受光速的制约，光速极限只是在光速不变原理条件下所得出的一种必然性结论。

换个角度讲，如果自然界中存在两种能够传递参考系信息的讯号，且其中一种讯号的传播速度与光速不同，那么，按照相对论的逻辑，势必就会得出自然界存在着两种极限速度的悖论。物体的运动速度是相对观察者而言的，并不会因为观察者观测手段的局限性，而使物体的实际运动速度受到限制，光速极限的结论只能是一种观测上的效应。

2.超光速运动与极限效应

在质能场交换论中，光速已不再是极限速度，允许有超光速运动物体的存在。那么，如果物体一旦以超光速运动，将会发生怎样的物理效应呢？

让我们以质量效应为例来说明这个问题。若两物质系统进行相离运动，v = c，根据公式：m=m。（1-v²/c²）^1/2，即得：m = 0；说明物体运动达到光速以后，其质量相对于观察者来说，表现为零。为什么会出现这种结果呢？

这是因为物质系统间的质能场交换速度为光速c，当两系统彼此以光速c分离时，两系统已不再发生质能场交换，一系统相对另一系统的观察者，其质量（引力质量）自然表现为零。当物体的运动速度v > c时，情况同样如此m = 0，观察者与运动的物质系统之间已不存在任何形式的交换，彼此已摆脱了对方质能场的作用范畴。

若两物质系统进行相近运动，根据质量效应变换式：m=m。/（1-v²/c²）^1/2，系统内的物体将发生质量增大效应。当物体的运动速度v = c时，m＝＞∞，这意味着什么呢？

物体质量趋于无穷大，应该说，这只是一种数学计算上的结果，而实际情况却并非如此。在速度c不变的情况下，物体质量不可能无限制地增大，因为这一结果显然违反了质能守恒定律，我们不能期望一个电子运动速度达到光速后，会自发地演变成一个“黑洞”。另一方面，引力质量的增大表现为该物体在运动方向上质能场交换量的增大，无穷大的质量只是一维空间效应，而非三维空间效应。

例如，顺次处在一条直线上的A、B、C三个物质系统，A、C相对静止，当B相对于A做相近运动时，对于C来说就是在做相离运动。那么，对于A、C两系统，B就会表现出两种不同的质量效应，质量有增有减。因此，从质能场交换论角度来看，以光速运动的物体，其质量效应在空间上表现出了各向异性，无穷大的质量效应不具有普遍的空间意义。

那么，如何理解这一无穷大的质量效应呢？自然界中，物质系统的质能场以光速进行传播，质能波是一种能量形态，因此，我们有理由认为，当物体的运动速度达到光速以后，其质量已全部转化成了能量。或者说，以光速运动的物质系统，对于相近运动的观察者来说，已进入了能量存在状态，如同正负电子对湮灭后转化为光子一样。此时，虽然物体质量已经为零，或者说已不存在，但由质量转化的能量却依然存在，质能仍然保持着守恒。

科学家们已在实验室中发现，当一个高能r光子能量超过1.022MeV时，它能够在重原子核附近转化成正负电子对。反过来，正负电子对相遇，将发生湮灭，转变为二个r光子。这一互为逆向的过程，就是由能量到物质，又由物质到能量的转换。在这一点上，正负电子对湮灭转化为光子与物体的光速运动效应（以下简称光速效应）相类似。

既然物质系统达到光速后，将以能量形态存在，那么，与相近运动状态相对应的引力场效应情况又如何呢？根据引力场效应的质量变换式： m=m。/(1-2GM/c²r) ^1/2；当1-2GM/c²r=0时，变换式具有极限意义，即m＝＞∞，表示引力场内将发生“光速效应”。就是说，自然界物质系统只要f=M/r=c²/2G,质量与半径之比达到极限常数f。= 6.7466χ10²⁶千克•米^-1，物体就会在自身引力作用下，质量全部转化为能量。不难发现，发生光速效应的引力半径r=2GM/c²，正是相对论条件下的希瓦施半径，而引力场的光速效应状态，所对应的正是形成黑洞时的所谓奇点。

但是，在引力场中，维持引力场效应的是万有引力，而万有引力并不是一个恒久作用量，万有引力的本质是矢量质量场所表现出来的宏观作用效应（详见“地磁场之迷”一文），在希瓦施半径内，万有引力已不再存在，取而代之的是原子核（质子）间矢量质量场的作用。因此，希瓦施半径内的物质并不会按照光速效应转化为能量，或按照相对性效应演化为黑洞，而是在矢量质量场作用下，发生了核子简并，形成核子态物质，在天文学上，它就是理论上预言的中子星。

理论预计，大质量天体的核心，在临界希瓦施半径发生核子简并时，将会释放出大量的能量，我们把这种能量产生机制称之为引力场极限效应。

3.星系核的脉动与超新星的爆发

由于引力场的极限效应是在瞬间完成的，在极短时间内产生大量的能量，所以在天文观测中，它必将表现为天体的能量大喷发。一般认为，有两种情况可以产生这种能量发生机制，一是在星系核中，如银河系中心；二是在大质量恒星演化的后期，星体大坍塌过程中。

在星系的核心，由于物质的密度很高，引力作用强度较大，所以质量与引力作用半径之比很容易达到极限常数，这时，星系核心就要发生极限效应。星系核心发生极限效应时，所产生的能量使星系核发生膨胀，但由于整个星系质量过大，极限效应产生的能量只能使星系核发生暂短的膨胀，并不会使星系发生分裂。当星系核的能量逐渐散失后，引力坍缩又会发挥作用，于是在星系核心将再一次引发极限效应。

由此不难看出，在万有引力和极限效应的共同作用下，星系核就像人的心脏一样，始终处在收缩与膨胀的周期性脉动之中。通过测量星系核发出的X射线强度变化情况，可以了解这一脉动周期。此时的星系核已演变成了一个巨大的中子态星体。

在恒星的演化过程中，质量超过太阳质量3倍的恒星，在最后的演化阶段将进入这一极限状态，这就是天文观测中的超新星爆发事件。超新星爆发与星系核能量的释放，两者能量的产生机制是相同的，不同之处在于超新星的极限效应只发生一次，而星系核心的极限效应则是在不间断周期性地发生着。

极限效应是宇宙中较为强烈的能量释放方式，因为引力半径（希瓦施半径）内的物质全部参与了核聚变反应，并有相当一部分质量转化成了能量，从而维系了星系的平衡和超新星的爆发。而所谓的“黑洞”是不存在的，它只不过是极限效应发生时，理论计算上的一个临界点。

超新星分两种类型，第一类是以仙后座A为代表的超新星，经过多年寻找，在第谷超新星和仙后座A超新星遗迹中没有找到脉冲星。根据极限效应的产生机制推断，这类超新星的前身恒星质量相对较小，星体爆炸后，在核心形成的是质量较小的微中子星，微中子星的电磁辐射非常微弱，在地球上根本无法观测到，因而在这类超新星遗迹中没有找到脉冲星。

第二类是以蟹状星云为代表的超新星，1968年，天文学家在这颗超新星遗迹中发现了脉冲星。脉冲星是中等质量恒星演变的产物，它是裸露的高密度的星核。这类超新星的前身恒星质量较大，极限效应释放的能量把星体外壳物质抛射出去，而在星体核心形成了中等质量的中子星。中等质量的中子星可产生较为强烈的电磁辐射，这就是我们所观测到的脉冲星。中等质量的恒星通过一次极限效应就实现了星体的分裂，而后形成了脉冲星。

还有一种大质量的恒星，它在发生极限效应后，所产生的能量并不足以使星体分裂，而是使星体发生了膨胀，在抛射出一部分物质之后，余下的物质在自身引力的作用下，重新聚合形成一类新的星体。这类星体的核心是中子态，而外部则呈现出普通恒星的特征，发出可见光，如天蝎座X-1，就属于这种类型的星体。

4. 中子态星体的X射线辐射机制

按照质能场时空理论，引力场内将发生引力频移效应。根据公式：K = T’/T。=(1-1.482χ10^-27M/r)^-1/2，当M/r临界极限常数f。时，星体进入中子星态。星体处在中子星态时，K =10⁴～10⁶，说明由星体表面所发出的电磁辐射，其频率将升高10⁴～10⁶ 倍，即一般的可见光将升频变成Ｘ射线和r射线，这就是脉冲星和星系核发射Ｘ射线和r射线的原因。

过去，由于在理论上没有认识到引力场的频移效应，所以对天体发射X射线机制的解释出现了很大的偏差。受太阳日冕高温等离子体产生X射线的影响，一般认为，大多数X射线源（如天蝎座X-1），是外来物质被强引力场加速撞击在星体表面，生成高温等离子体辐射出了X射线。如果是这样，就必须假设X射线星体是一个密近双星系统，因为只有这样，才能保证有足够的物质源生成高温等离子体。

关于脉冲星辐射出的X射线，则被认为是由中子星磁场引起的。在中子星周围存在着大量的带电粒子，如质子、电子等，它们在中子星旋转的磁场中加速，产生了同步加速辐射，因此发射出了X射线。从理论上讲，这是一种不近合理的解释，因为在一般情况下，通过上述机制产生的X射线是短暂的和不稳定的，何况X射线星辐射能量为太阳X射线的10¹⁶倍，即相当于太阳所有频率总辐射量的十万倍，这几乎是不可能的。

由X射线的产生机制，决定了X射线星体的辐射特征。天文学家们发现，X射线都是以脉冲形式发射出去的。具体地说有两种可变的X射线源，一种是蟹状星云中的脉冲星，发出的是规则的电磁脉冲；另一种是天蝎座X-1和天鹅座X-1那样变化不规则的X射线源。中子态星体为什么会以脉冲形式发射X射线呢？

实际上，在恒星世界中，脉动是一种很普遍的自然现象，天文学家把亮度呈周期性变化的恒星称为脉动变星。据估计，在银河系中，脉动变星的总数可能有200万颗。当然，我们的太阳也不例外，它也发生着一种脉动，1960年，美国天文学家莱顿发现，太阳每隔五分钟就起伏振荡一次。恒星亮度的变化是由体积变化引起的，体积膨胀时，对外辐射能量增大，亮度增加；体积收缩时，对外辐射能量减小，亮度减弱。

恒星的脉动是怎样产生的呢？这是学术界尚未解决的一个问题。针对太阳的脉动现象，有一种观点认为，振荡是一种波动现象，根源在对流层。还有一种观点认为，脉动是恒星演化到一定阶段时，其结构出现某种不稳定性而引起的。

而本文认为，恒星的脉动是由核心的热力膨胀和引力收缩的动态平衡引起的。当一颗恒星从一团坍缩的气体云形成时，它的核心部分开始发热，当温度和压力达到一定程度时，恒星核心开始发生聚变反应，释放出大量的能量。这时，星体核心温度会急剧升高，体积发生膨胀，对外散发热量。体积膨胀必然导致压力下降，热量的散失必然导致温度降低，经过一段时间后，星体核心渐渐丧失了聚变反应的条件。由于热核反应的规模缩小，失去了能量供应的星体终止了膨胀，引力再次发挥作用，星体在自身引力作用下重新开始收缩，直至再次引发热核反应为止。可见，在热核反应与万有引力的共同作用下，整个星体呈现出周期性膨胀与收缩状态，这就是恒星的脉动。

如此说来，恒星的脉动源在核心，其动力就是核反应产生的能量。脉动是热力膨胀和引力收缩共同作用的结果，脉动周期就是核心物质聚变反应的周期，脉动周期与恒星的质量存在着对应关系。脉动是恒星世界的一种普遍现象，如造父变星，人们已掌握了脉动周期与亮度的周光关系，而亮度又与星体的质量有关，所以周光关系实际反应的是星体质量与脉动周期的关系。

当然，脉动的恒星也包括中子星，只是中子星的核聚变反应规模较大而已，中子星的核心在间歇式地发生着核聚变反应，因而使中子星表现出了脉动特征。

通常所说的脉冲星是一颗裸露的中子星，因此它发出的是规则的电磁脉冲。而有些大质量的恒星，虽然核心已演化成中子星态，但极限效应产生的能量并没有把它的外壳物质吹散，因此它是一颗既发射X射线、又发射可见光的奇异星体。像天蝎座X-1、天鹅座X-1等具有双重振动周期的X射线源，很可能就是这类星体的候选者。

过去一直以为，射电源的这种X射线辐射强度的变化，是由密近双星掩食引起的，把强度变化周期解释为密近双星的公转周期。特别值得一提的是天鹅座X-1,按照密近双星理论推断，它被认为是一颗黑洞的候选者。而由前面的论述我们知道，所谓黑洞是不存在的，天鹅座X-1所表现出的特征，完全可以由核心为中子态的大质量恒星来解释。

通过研究可以发现，不同质量X射线源发出的X射线的脉冲周期是不同的。如蟹状星云中的脉冲星，它的脉冲周期只有0.0331秒，是已知脉冲周期中最短的；而半人马座X-3的脉冲周期为4.843秒，武仙座X-1的脉冲周期为1.237秒。两种星体的脉冲周期存在着巨大差距，说明恒星外壳部分的质量对核心的极限效应是有影响的。大质量恒星要求极限效应必须提供更多的能量，以使整个星体发生膨胀，从而延长了极限效应的发生时间。

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