第5章 黑洞
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完全展開後就像貨車兩側展開了巨大的機翼。這展翼下有軌道可以用於自動送餐。車廂內底層是桌椅,桌椅間由連接杆連接,通過連接杆可以展開。
車廂上層是自動化的廚房,桌椅展開後自動化廚房會根據需求部分設備降下到車廂地板上。葉楓幾人找了個座位坐了下來,在餐桌的電子屏上點了餐。
吃飯時餐車中間的全息影像電視,播報天問19號探測器發射成功的新聞。這次發射探測器是為了探測,一顆最近新發現的距離盤鼎星五十至一百光年的中子星,這次發射預計探測器會在476年後接近這顆中子星。
這顆中子星距離盤鼎星近地點距離是53光年,遠地點距離是78光年。而發射窗口為每二千一百多年一次,也就是說錯過這次,就要再等待一千幾百年。
探測器會在近地點接近中子星,探測器全程大概飛行距離是53光年左右。這顆中子星預計是太陽質量的5~6倍,探測的目的是確認它的運動軌跡。因為根據近幾十年的觀測發現這顆中子星一直在接近太陽係。一旦接近到一定距離,就會引起太陽係內所有天體運動軌跡紊亂,甚至引力可能會造成盤鼎星逐漸遠離太陽,而溫度下降,最終造成盤鼎星不再適宜人類生存。
這時十萬個為什麽王俊峰說道:“楓哥,中子星是什麽?”
葉楓道:“中子星被認為是由中子組成的行星。不過這種說法其實是錯誤的。”
“為什麽?”王俊峰問道。
葉楓接著回答道:“這要先了解物質組成,中子是由兩個下誇克加一個上誇克組成,原子核是由質子和中子組成。質子是由兩個上誇克和一個下誇克組成。中子星是由於中子星的巨大引力,使上麵所有物質的電子都被壓入了原子核,形成的高密度物質組成。簡單說中子星不是由中子組成,而是電子被壓入原子核的原子核組成的。”
“如果原子核是一個直徑兩米的球,那麽電子一般在距離原子核一百多公裏外旋轉。正常情況下,電子能量消耗殆盡,就會墜入原子核。如果通過外力將電子壓入原子核,電子向原子核靠近過程,就是從高能級向低能級躍遷,每躍遷一次就會釋放十光子。你不要以為這個量很少,要知道原子核的數量是幾何級的。”
“因為中子星密度很大,電子釋放大量光和能量都被擋住,隻有穿透力較強的x光“逃逸”出來。所以我們觀測中子星“吸收”其他物質時,可以通過x光觀測到。”
“中子星密度很大麽?有多大?”王俊峰接著問道。
“如果把原子核緊密排列,那麽一立方厘米原子核重量是一億噸。而中子星密度也是一立方厘米一億噸。”葉楓喝著果汁回答道。
葉楓晚上不能喝茶或者咖啡,因為他喝了晚上就睡不著覺,所以他隻喝果汁或者牛奶。
“我滴天呀!密度這麽高。”王俊峰驚歎道。
“那最後是不是會變成黑洞?”王俊峰又問道。
葉楓略有些嚴肅的回答道:“很多理論物理學家認為黑洞是恒星能量耗盡坍塌而成的。其實這並不準確,這理論有很多漏洞,他們忽略了一個很基本的問題。”
“我們先了解所謂的黑洞,它是在牛頓萬有引力定律和相對論中認為宇宙極限速度為光速基礎建立的。一個天體當它密度極高半徑足夠小的情況下。它的引力使它的第一宇宙速度達到光速以及超過光速時。簡單說任何物體將無法逃脫其引力束縛,而墜入這個天體,這個天體就成了黑洞。”
看著眾人迷惑的神情,葉楓繼續解釋道:“第一宇宙速度就是脫離一個天體引力,所需要的最小速度,比如離開盤鼎星引力需要最小的速度是79公裏每秒。如果光速運行的物體都無法脫離這個天體,說明這個天體第一宇宙速度至少要大於光速。”
看到眾人恍然大悟的樣子,葉楓繼續講道:“如果黑洞引力達到可以捕獲光速運行物體,那麽在它形成過程中產生的引力,這個引力就足以讓吸引向它的物體加速到超光速。那就證明黑洞理論是錯誤的。”
“或者說,根據黑洞理論建立的基礎,我們隻要證明形成黑洞過程中產生存在超光速可能,就可以證明黑洞理論是悖論。因為黑洞理論建立在宇宙中沒有超光速運行的物體的基礎之上的,這就與之相悖,也就是說傳統認為的有很高質量可以讓光無法逃脫的黑洞是不存在。”
王猛問道:“不是說引力引起的自由落體運動最後會變成勻速麽?”
葉楓回答道:“那是在盤鼎星,有空氣環境,受到空氣阻力達到二力平衡。太空中哪裏有阻力?”
王俊峰嘻嘻笑道:“王哥,上學時上物理課睡著了吧。”
王猛白了他一眼道:“切,好像你知道似的。你就是沒睡著你也不知道。”
王猛有些不服氣的問道:“這種引力能加速到那麽快的速度麽?引力有那麽大麽?”
葉楓拿出手機打開計算器,無奈的說道:“我們可以大概算一下,假設一個天體半徑為10公裏,質量為甲。一個物體距離該天體表麵10公裏高度,從靜止狀態下做自由落體運動。其實這個距離已經很近了,這麽大質量的天體,在幾百億億公裏外就有很強的引力。當然我們在這麽近的距離,都能正明可以存在超光速,那麽更說明黑洞理論本身有問題。”
“我們先假設某物體受到該天體引力加速度影響,落到天體表麵時速度為光速,即3乘10的8次方米每秒。根據自由落體公式速度平方等於二倍的重力加速度乘以高度,計算出該天體上的重力加速度為45乘10的12次方米每秒。”葉楓一邊說著一邊按著手機上的計算器,計算完後給大家展示著計算的結果。
然後繼續說道:“我們已經假設該天體半徑為10公裏。我們可以根據公式大概計算出該天體質量甲為675乘10的19次方億噸。一顆半徑為10公裏的中子星質量大概為4187乘10的16次方億噸,這個假設的天體大概相當於同體積中子星的1612倍。相當於盤鼎星質量的1129乘10的6次方倍,但半徑是盤鼎星半徑的637分之一。”
“所以該天體的第一宇宙速度是2628公裏每秒。這大概相當於第四宇宙速度110~120公裏每秒的兩倍多。這速度遠遠沒達到光速,所以它還無法讓光速運行的物體無法逃離。如果要該天體第一宇宙速度接近光速。”
“這就需要它的質量更大密度更高,那麽就會有一個問題。就是剛剛我們計算的,這個天體的引力剛好讓墜落在該天體物體,在到達它表麵時速度為光速。如果再增加其重量,增大引力,那麽物體未達到該天體表麵時,速度就會被重力加速度加速到超光速。所以根據以上計算,黑洞理論就成了一個悖論。”
“如果存在超光速,那麽黑洞理論就不成立,不存在超光速黑洞無法形成。所以理論物理學家所認為的這種黑洞是不存在的。”
王俊峰接道:“為什麽不能超光速呢?我記得有個光速疊加悖論。光速能通過疊加超光速麽?”
葉楓看了一下時間,然後喝下剩下的果汁接著說道:“不能超光速是愛因斯坦提出的,他認為光速是常量。關於速度疊加,以前物理學有一道光速無法進行速度疊加的問題。”
“我們知道例如一輛火車以每小時100k。手機版閱讀網址: