对暗物质和黑洞本质的探讨与分析＊

张玉良

（潍坊市碳化硅陶瓷工程技术研究中心，山东 潍坊 261041）

近几十年来，科技界对于宇宙的研究不断深入，有了一些重大发现，提出了一些重大理论，现在科技界普遍认为宇宙中90%以上的物质是我们看不到的。我们用肉眼和现代科学仪器能看到和检测到的物质占整个宇宙物质质量的10%不到（约5%），这些看不到的物质我们称之为暗物质、暗能量、反物质和黑洞。暗物质有引力作用，它能干扰星体发出的光波和引力，暗物质充溢于宇宙的每一个角落，在宇宙中形成丝状的“宇宙网”，将星系和星云串联起来，在广阔的宇宙中扩展。暗物质促成了宇宙结构的形成，如果没有暗物质就不会形成星系、恒星、行星，更谈不上生命的诞生和人类的产生。

1 宇宙大爆炸理论及科技界对黑洞的看法

1.1 宇宙大爆炸基本理论

宇宙大爆炸理论是现在科技界普遍接受的一种理论，天文学家哈勃在用望远镜观测星空时发现，所有的河外星系都有红移现象，所有的星系都泛着红光离我们远去（我们看离我们远去的物体总是泛着红光），也就是说宇宙在高速的膨胀着，那么反过来往前推多少亿万年以前，所有的星系都向我们靠近，凝聚到一个点（奇点），由此提出了宇宙大爆炸理论。霍金认为整个宇宙起源于一个比原子还小的点，这个点爆炸产生巨大能量，大爆炸的万亿分之一秒后宇宙从一个点变成桔子那么大，100秒后变成太阳系那么大，爆炸产生的巨大能量转变成大量物质（爱因斯坦认为物质和能量可以相互转换），整个宇宙由大爆炸的烟雾组成，这些烟雾的主要成分是氢气，氢气是能量的主要来源，氢气在万有引力的作用下凝聚在一起，氢气被压缩，温度升高，当温度达到1000×104℃的时候发生核聚变，产生大量的能量，发光发热，这样一颗颗恒星被制造出来并被点亮。

1.2 黑洞的形成

霍金认为黑洞是由质量比太阳大20倍的恒星爆炸时产生的，恒星中氢气被压缩，温度升高到1000×104℃时发生核聚变，在恒星内核产生氮气、碳原子、氖、铁原子，等铁原子产生后内核不再产生热量，氢气慢慢燃烧、收缩、温度升高，恒星外壳产生爆炸，中心内核发生引力坍缩，形成引力井，这个引力井就是黑洞，小的黑洞质量有4个太阳那么大，大的是太阳质量的万倍以上，超大的黑洞质量有400万个太阳那么大，在银河系的中央有一个超大的黑洞，整个银河系围绕着黑洞运转，黑洞起到稳定整个星系的作用。

2 分析、推理、讨论

2.1 暗物质

按照霍金教授的理论在宇宙大爆炸的瞬间，宇宙由一个点在100秒后变成太阳系那么大，这个过程产生了大量的粒子，这些粒子绝大部分以超过光速的速度运动，有的甚至几倍于光速，这是很明显的，也是可以计算出来的。这些粒子在万有引力的作用下凝聚成更大的粒子或星体，整个宇宙中充满着这样的粒子和星体。问题是现在科学界有一条成文的公理就是：任何物体的运动速度不可能达到和超过光速。我们暂且把这一条公理放在一边不理它，假设宇宙中95%以上的粒子以超过光速或等于光速的速度运动，那么会出现一种什么状态呢？根据爱因斯坦狭义相对论的理论，运动的距离变短，当运动速度v＝c时，距离L将变为零。也就是说，一个物体无论在低速运动时它的体积多大，只要它的运动速度达到或超过光速时，它的体积就变成零，从而成为一个点，这时我们用肉眼和任何仪器都看不到它，因为它的体积是零。这些物质可以轻松的穿过我们的身体，穿过墙壁，甚至可以从地心穿过地球。

2.2 黑洞

关于黑洞的形成我认为霍金教授的描述有些地方很难理解，霍金说质量比太阳大20倍以上的恒星燃烧收缩、温度升高、外壳爆炸，内核坍缩形成引力井从而形成黑洞。为什么内核不爆炸呢？黑洞是暗物质的一种，因为它引力巨大，光都无法逃脱它的引力，我们无法检测到它内部的结构和形状，也无法检测到它是由什么物质构成的，只能感知到它的存在。

以光速运动的暗物质是多种多样的，有的质量很小，有的质量很大，有的高速旋转（自转或公转），有的按它自身的我们未知的轨迹运动着。那些以光速和超光速运动、旋转（自转或公转）的质量巨大的星体就是黑洞。由于它的运动速度达到或超过了光速，所以它的体积是零，它是一个点，在这一点上凝聚了那么大的质量，那么在这个点的周围就足以形成引力井，从而形成黑洞。黑洞能吞噬掉靠近它的所有物质，包括星体，所以黑洞的质量将变得越来越大。根据爱因斯坦广义相对论的理论：（1）在大质量物体周围空间是扭曲的；（2）在大质量物体周围，①时间是变慢的。②距离是变短的。所以质量巨大的黑洞越来越坍缩成一个点，我们越来越无法探测到它内部的结构和物质构成。

3 理论根据及理论假设

爱因斯坦狭义相对论告诉我们：（1）运动的时间变慢；（2）运动的距离变短；（3）运动的物体质量变大。

从上面的公式可以看出，当运动速度v等于光速c时，时间t被无限延长，距离L等于零，质量M变成无穷大。由于狭义相对论是在光速不变和任何物体的运动速度小于光速的前提下成立，这里假设当物体运动速度等于和大于光速时，狭义相对论的部分原理还是成立的：（1）当V≥C时，时间被无限延长；（2）当V≥C时，距离等于零或变成负值是成立的；（3）当V≥C时，物体的质量变大，但不可能变成无穷大（因为这不符合质量能量守恒的原理）。有了这三个假设，我们就很容易解释：（1）暗物质就是以光速或超光速运动的粒子或星体；（2）黑洞就是以光速或超光速运动或旋转（自转或公转）的质量巨大的星体。也就可以很容易的解释暗物质和黑洞所表现出来的各种特质和现象。

4 对“快子”的看法

有的科学家提出了“快子”的概念，即超过光速运动的物体称作“快子”，他们提出“快子”质量是虚数，“快子”的能量是负能量，但是我不赞同他们的观点，他们的观点是否正确还有待于研究。

5 结论

经过以上的推理和论证，我们得出以下结论：（1）暗物质就是以光速或超光速运动的粒子或星体；（2）黑洞就是以光速或超光速运动或旋转（自转或公转）的质量巨大的星体；（3）由于暗物质和黑洞都是宇宙大爆炸的产物，它和常规物质（我们用肉眼和仪器能看到的物质）来自同一个地方，所以暗物质和黑洞的化学组成和常规物质是一样的。（这是本研究前期的三个研究论点，更进一步的论述将在下一篇文章中进行）。