对宇宙加速膨胀的最新解释:这是由于在宇宙早期所发生的宇宙2大黑洞
间的碰撞所造成的
张洞生 Email:zhangds12@hotmail.
【附注】。请上网看原文;http://sciencepub.net/academia/aa0207/,[AcademiaArena, 2010;2(7):96-101] (ISSN 1553-992X).,那里数学公式完全清楚。
【内容提要】: 在1998年,由美国加里福里亚大学的劳仑斯伯克莱国家实验室的Saul Perlmutter教授和澳大利亚国立大学的Brain Schmidt所分别领导的两个小组,通过对Ia型超新星爆炸的观测,发现了我们宇宙的加速膨胀。他们指出那些遥远的星系正在加速地离开我们。[3] 现在,多数的相关的科学家们认为我们宇宙的加速膨胀是由于宇宙中存在具有排斥力和负能量的神秘的暗能量所造成的。其中一些科学家们正为获得以后的诺贝尔奖而努力寻找这种暗能量。特别是,我们宇宙诞生于137亿年前,那时暗能量並没有随宇宙诞生而出来,而暗能量却是在大约90亿年前蹦出来的。.[3] 究竟什么是暗能量呢?现在还无人知道。中国科技大学物理学教授李淼就幽默地说过::“有多少个暗能量的学者,就能想像出多少种暗能量”。[3] 那么,,我们宇宙的加速膨胀就只能用具有排斥力和负能量的神秘的暗能量来解释吗? 按照黑洞的原理和其本性,任何一个黑洞的膨胀产生于吞噬外界的能量-物质和与其它黑洞的碰撞,它所吞噬的能量物质愈多,就膨胀得愈快.[参考后面的公式 (3e)~(3i)]。.在本文中,对我们宇宙的加速膨胀将用一个宇宙黑洞和另一个宇宙黑洞在其早期的碰撞来解释。 虽然本文中的论证可能相对地简单,但比现有的其它各种理论更为合理。 【关键词】:宇宙黑洞,宇宙的加速膨,暗能量, 有排斥力的暗能量, 有负能的暗能量,胀, , 宇宙黑洞的碰撞和合并,多宇宙,超光速的空间膨胀,
【附注】。请读者在阅读下面的文章内容时,最好能够同时阅读参考文献[1]和[2]。
【I】.我们宇宙早期的加速膨胀证明了多宇宙的真实存在.
新近的观测表明,所谓的 “暗能量”並不是随宇宙的诞生而出现,而是在宇宙的诞生后约50亿年才蹦出来的。由于它的出现造成了宇宙的加速膨胀, 这就清楚地表明暗能量不是我们宇宙所固有的,而是来自我们宇宙的外界,即外面的宇宙。这就是多宇宙存在的强有力的证据。况且,“近来,在我们的宇宙空间,发现了许多超重级黑洞,.一个超重级黑洞的质量约等值于(107~1012)太阳质量Mθ。据此计算,其平均密度约等于0.0183g/cm3”。 在这些超重级黑洞中,也会有许多恒星及其行星存在,而这种黑洞往往处于星系的核心地位,其外围有太多的能量-物质可供吞噬使其不断长大。 几十亿年之后,就可能有智慧生物出现在其内的某些行星上。而他们将无法知道他们本黑洞外的世界。这就是说,甚至在我们同一个宇宙内,不同的超重级黑洞内的智慧生物之间也无法互通信息。因为每一个黑洞就是一个完全独立的宇宙。幸好我们的太阳系不在银河中心的超重级黑洞内。否则,我们连整个银河都无法知道,更不会知道我们现在整个的宇宙了,因此,我们宇宙内各超重级黑洞之间的关系,是和我们宇宙与其它宇宙之间的关系是一样的。因为我们宇宙一直就是一个真实的超级巨型黑洞。[1][2] 上述在我们宇宙中的超重级黑洞可吞噬其外面能量-物质,或与其它的黑洞相碰撞。同样的道理,我们这个宇宙黑洞也会吞噬我们宇宙外的能量物质或和其它宇宙黑洞发生碰撞。由此可以推论,在我们宇宙这个真正的大黑洞内,里面套着层次不同的大小黑洞。那么,在我们宇宙黑洞之外,也应该是有比我们宇宙黑洞更大更多的黑洞一层一层地套着。只是由于受宇宙年龄的限制,我们看不见而已。因为我们宇宙在生成时,总质量的尺寸只有现在一个原子的大小10—13cm的“宇宙包”,当时同时生成的一定会有许多大小不同的其它的“宇宙包”一起生成。而后造成与我们宇宙黑洞之间的碰撞和合并,这才是多宇宙的真实概念。
【II】. 暗能量是怎样提出来的。 任何对宇宙的加速膨胀解释的理论,必须符合我们宇宙的平直性要求和当今较准确的观测值(Ω = 1.02 ±0.02)。而只有本文的解释才符合此要求。有排斥力的暗能量和所有其它理论都可能成为找不到的幽灵,因为它们都不符合此要求,解释不了我们宇宙的平直性。
爱因斯坦的广义相对论场方程如下:
Gµν = 8πG Tµν + Λgµν [4] (2a)
Gµν是描述时空几何特性的爱因斯坦张量。 Tµν 是物质场的能量-动量张量。Λgµν是宇宙学项。其中 Λ 被誉为宇宙学常数。Λgµν 具有排斥力,它是爱因斯坦为了保持我们宇宙中引力和斥力的平衡,后来才加进去的。[4] 为了便于分析,Tµν 可分为下面三项:
Tµν = T1µν + T2µν + T3µν (2b)
按照当今的较准确的观测和理论计算, T1µν ≈ 4%Tµν,[3] T1µν 代表可见的有引力的普通物质, 如星星、星际间物质等。根据对许多星系旋转速度分布的观测和理论计算,T2µν ≈ 22%Tµν,[3] i。e。T2µν ≈ (5 ~6) T1µν。T2µν 代表有引力的不可见的星系中的暗物质。T3µν ≈ 74% Tµν,[3] 它就是 除(T1µν+ T2µν)之外的所谓的暗能量。暗能量与 (T1µν + T2µν) 一起的总量必需能保持我们宇宙的平直性和 (Ω→1),即Ω = ρr / ρo ≈1,因为Guth 和Linde所提出的宇宙暴涨论的预言以及宇宙动力学均要求,宇宙的平直性和Ω= ρr /ρo≈ 1,也就是要求宇宙的实际密度 ρr必须极为接近其临界密ρo。近来,许多较准确的观测已证实Ω = 1.02 ± 0.02,[4] 而较好地符合理论的要求,当然,这里所提到的暗能量是指具有有引力暗能量.
然而,为了解释新近对遥远的Ia型超新星爆发所发现的宇宙的加速膨胀,许多科学家提出了一些新理论,他们将 ( T3µν + Λgµν)合并到一起成为 Λgµν,认为 Λgµν 就是 (T3µν = 74%Tµν),而具有排斥力的未知的和神秘的暗能量。新理论最著名的代表是量子场论。在该理论中,把 (T1µ+ T2µν= 0) 当作真空状态,或者说是最低能量状态或量子场的基本态。 [4] 也是微观宇宙的零点能。而将宇宙中(T1µ+ T2µν≠ 0)的宏观能量物质即普通物质作为量子场的激发态。对宇宙真空状态的观测到是非常符合于(T1µν+ T2µν)= 0。于是,Λgµν 正好作为具有排斥力的T3µν的真空能。不幸的是,按照量子场论所计算的 Λgµν值比在真空中实际的观测值要大10123 倍(该数值来源于:现在宇宙的真实密度约为10—30g/cm3,再加上按照J. Wheeler等估算出真空的能量密度可高达1093g/cm3)。由于这种原因,用量子场论来解爱因斯坦的广义相对论场方程就会遇到无法克服的困难。很显然, 由量子场论所计算出来的如此庞大的真空能量值,是无法保持宇宙的平直性和使张量Gµν 在爱因斯坦的广义相对论场方程中与实际的观测值相符合的。量子场论似乎把真空能量当作 “无限的免费午餐”, 在宇宙中任何一点究竟储藏有多少真空能量和能被取出来多少? 为什么从真空中出来的负能量不和宇宙中现有的正能量发生湮灭? 如何使74% 的具有负能的暗能量 Λgµν保持宇宙的真实的平直性? 用量子场论解决上述问题就难免不违反宇宙的根本规律—因果律。由此可见,任何新理论,包括量子场论在内,如要恰当的解释我们宇宙的加速膨胀,就必不可违反宇宙现有的平直性。而且要使Ω 比当今的准确的观测值 (Ω= 1.02 ± 0.02)[4]还要准确。
其实,许多科学家和一些观测並不支持存在 “神秘暗能量” 或 “有排斥力的暗能量”。意大利国家核物理研究所的里奥托称:“宇宙的加速膨胀不需要神秘暗能量,它只不过是被忽略的大暴涨后的膨胀效应”。[5]
欧洲航天局的XMM牛顿天文望远镜的科学家们,观测到了炽热气体在古老星系团和年青星系团中的比例是一样的,他们认为只有宇宙中不存在暗能量才能解释这种现象。[6] 然而,现今 (T1µν+ T2µν)的总量是太少了,不足以维持宇宙的平直性和使宇宙的实际密度 ρr 极为接近其临界密ρo。 因此,T3µν /Tµν ≈ 74% 是维持 宇宙的平直性所必需的。 但是, 这里的T3µν应当是那些未被 观测到的 和看不见的而有正能的暗能量。[1][2][3][4
在2007年1月8日,一个美国科学研究小组宣称,经过几年的努力, 他们首次绘出了 我们宇宙暗物质的三维图。他们指出,在我们宇宙,大约有1/6是可见物质,其余的80%以上都是暗物质。[7]他们实际上否定了暗能量的存在。
近代宇宙学通常将宇宙学项并入物质场的能量-动量张量,这就相当于引进一个能量密度的能量-动量分布,即ρΛ= Λ/8πG,或者 pΛ= -Λ/8πG.[4]因而近代宇宙学从引进ρΛ 和 pΛ 已经实际上认为热能的排斥力是宇宙中引力的天然的对抗者。 因此, 近代宇宙学是无需有排斥力的暗能量的。但是如果每个能量-物质粒子都有不同的热能,方程就无法解出。
【III】.黑洞在吞噬外界能量物质或与其它黑洞碰撞后的膨胀规律,以下只研究无电荷、无旋转和球对称的引力(史瓦西)黑洞。不管黑洞内部状态和结构有多么大的差别,其在黑洞视界半径Rb上的4个参数Mb,Rb,Tbmss必须服从下面的3个公式,(3aa),(3ab),(3ac)。这是黑洞的本质属性。
( A).黑洞Mb在其视界半径Rb上的3个基本守恒公式,
Rb =2GMb/C2, 或者 RbC2/2G= Mb [9][2] (3aa)
Tb Mb = (C 3/4G) ´ (h /2πκ) ≈ 1027gk[11] (3ab)
mss Mb= hC/8πG= 1.187´10-10g2[1][2] (3ac)
公式(3aa)是根据施瓦兹恰尔德对广义相对论的特殊解,是任何真正的引力黑洞或者说施瓦兹恰尔德黑洞存在的必要条件。(3ab) 是霍金量子辐射mss在黑洞的Rb上的温度Tb的公式,(3ac) 是mss在黑洞的Rb 上的 霍金 量子辐射的相当质量。Mb--黑洞的质量,Rb--黑洞的视界半径,C—光速,Mθ—太阳质量,C--引力常数,h—普朗克常数,κ--, 波尔兹曼常数, 4个参数Mb,Rb,Tb 和mss 服从3个公式, 所以, 只有定出其中 任何 1个 参数的数值,黑洞在Rb上的其它参数值全都确定了。 所以,如果不需要考虑黑洞内部 的状况 和结构, 只考虑在其其在黑洞视界半径Rb上的状态,那么,黑洞就是宇宙中最简单的实体。
(B)。当黑洞吞噬外界物质时, 下面常用的球体公式作为辅助公式,
Mb = 4πρbRb3/3 (3b)
从公式(3aa) 和 (3b),
3C6 = 32πG3ρbMb2 (3c)
dRb = (2G/C2)dMb (3d)
从公式(3aa)
dRb/dt = (2G/C2) dMb/dt (3e)
公式 (3c) 和 (3d) 表明, 当 Mb 由于吞噬外界物质而增加10 倍时,其密度 ρb会降低 100 倍, 而 Rb 增加 10 倍。黑洞视界两对面的相对膨胀速度Vb,于是 Vb= 2dR/dt, 因此,
Vb= (4G/C2) dMb /dt ≤ 2C (3f)
结论:1*。 在 dRb/dt = C的条件下,当dt = 1 秒时,dMb/dt= 2 × 1038g/sec, 这相当于每秒吞噬 外界物质达到105太阳质量Mθ。所以,每一个黑洞,无论其质量Mb是多小,只要每秒吞噬外界能-物质 2×1038g/sec,即105Mθ,其视界半径Rb就以光速C膨胀。当无外界能量-物质可吞噬时, 黑洞会不停地 发射 霍金辐射mss,Mb随着不停地减少,直到最后变成为最小黑洞Mbm=mss = mp = 1.09×10—5g在普朗克领域 爆炸解体消亡。Mp—普朗克粒子。[1[
2*。不要小看这dt = 1 秒的时间,我们宇宙诞生于最小黑洞Mbm= mss = mp =1.09×10—5g, 其Compton时间仅为10—43秒,当宇宙成长到1秒时,它已增长了1043倍,因而宇宙的质量由Mbm=1.09×10—5g 增加到10—5g×1043= 1038克,这正是上面dMb/dt = 2×1038g/sec的数值。
黑洞视界的膨胀的加(或减)速度ab 是: ab = dVb/dt,于是,
ab= (4G/C2)d2Mb /dt2 (3g)
公式(3g)表明黑洞视界的加(或减)速膨胀ab直接正比例于其每秒吞噬外界物质的增多或减少。因此,黑洞吞噬外界物质所造成的加(或减)速膨胀是其正常的活动的表现。这也是黑洞碰撞或合并时,黑洞视界半径和内部产生相应的加速膨胀的机理。 从公式(3a)和 (3d),
Rb + dRb = (2G/C2)(Mb+ dMb) (3h)
(C).从公式(3aa),如果两个黑洞Mb1和 Mb2 碰撞以后, Rb1和 Rb2 分别是其施瓦兹恰尔德半径。于是,Rb1C2/2G= Mb1, Rb2C2/2G= Mb2, 结果为,
Mb1+ Mb2 = (Rb1+Rb2) C2/2G (3i)
这样一来, 一个新的黑洞形成了。其质量是 Mbn = Mb1+ Mb2。其施瓦兹恰尔德半径是 Rbn= (Rb1+Rb2)。
结论: 1*。 从公式 (3d) 和 (3i) 可得出下面的(3j)。可见,一旦一个黑洞形成了,不管它是增多或减少其质量,或甚至与其它黑洞相碰撞,它仍然是一个黑洞,在它最后收缩成为10--5g的最小黑洞(Mbm)而消失在Planck Era前,它将永远是一个黑洞。[1][2] 2*。由于黑洞只有在发射霍金辐射mss时才会收缩,但是一般黑洞的mss非常微弱,而且发射的极慢,所以,此时Rb的收缩是极慢的。
dMb + Mb1 + Mb2= (dRb + Rb1+Rb2) C2/2G (3j)
【IV】. 我们宇宙一直就是一个真实的宇宙黑洞 (UBH). 它完全遵从黑洞在其视界半径Rb上的3个公式--(3aa),(3ab),(3ac),
(A)。 现代精密的各种天文望远镜实际的观测数据表明,我们宇宙球体具有精密而可靠的数据。第一;我们宇宙真实可靠的年龄Au = 137亿年[2].[3] 于是,由此计算出,其视界半径Ru = C×Au =1.3×1028 cm, 密度 ρu= 3/(8πGAu2)= 0.958 × 10--29 g/cm3. 所以,宇宙现在的总质量 Mu =8.8×1055g. 第二. Hubble 常数的实际的可靠的观测数值是 Ho= (0.73±0.05) × 100kms-1Mpc-1 [3], 由此算出宇宙的实际密度 ρr = 3Ho2/(8πG)≈ 10-29g/cm3. 并得出宇宙年龄 Ar2 =3/(8πG ρr), A r = 0.423 × 1018s = (134±6.7) 亿年。结果,宇宙的总质量Mr = 8.6×1055g。
由此可见,两种不同的近代精确测量数据所得出的结果几乎完全一致。因此,为了计算方便,下面取我们宇宙的数据如下。 取宇宙总质量Mu = 8.8×1055g。宇宙年龄Au= 137亿年,视界半径Ru= 1.3×1028 cm, 宇宙密度ρu= 0.958 × 10--29 g/cm3。
(B). 既然现在按照实测密度ρu = 0.958 × 10--29g/cm3,我们宇宙黑洞质量(Mub)的密度ρub = ρu.于是,可按黑洞公式计算出来. 设 Mub 是我们宇宙黑洞的能量物质的总量, Rub是起施瓦兹恰尔德半径. 从公式(3aa) RubC2/2G = Mub,和公式 (3b) Mub = 4π ρrRub 3/3, 和 ρr ≈ 10-29g/cm3、可算出,我们宇宙黑洞的组成是:Mub = 8.8×1055g, Rub = 1.3×1028cm, ρub =0.958 × 10-29g/cm3。结果,与上面一致。
证实我们宇宙 (Mub)是真正的宇宙黑洞的确凿证据. 如果我们宇宙(Mub)是真正的宇宙黑洞, 它应当由宇宙大爆炸所产生的大量原始的最小黑洞Mbm =1.09×10--5g, Rbm=1.61× 10--33cm, Tbm ≈ 0.65×1032K所组成,[2] 由公式(3aa)和 (3i)可知,取Mbm是组成我们现在宇宙Mub的总数Nub1是:Nub1= Mub/ Mbm = 8.8×1055/1.09×10--5 = 8.073×1060. 同时, 从公式 (3i)可见, Nub2 = Rub/Rbm = 1,3×1028cm/1.61×10-33cm= 8.074×1060. 由于 Nub1 = Nub2, 这就是确凿的证据表明我们宇宙是一个真正巨大的宇宙黑洞-- UBH. 我们宇宙黑洞Mub的ComptonTime 是t bc,
t bc = Rub/C =1.3×1028/3×1010 = 0.433× 1018/3.156×107=137,3×108年 (4a)
(C).。宇宙的平直性和 (Ω = ρr / ρo = 1) 是宇宙黑洞的本性::按照哈伯定律,在我们宇宙,距离任何一点P为Rp 的相对膨胀速度Vp为, Ho--哈伯常数,
Vp = Ho Rp (4b)
从公式(3aa)和 (3b), 在黑洞视界上,当Rp 延伸到 Rub时, Vp= C, 于是,
Ho 2 =8πG ρo/3 (4c)
既然我们宇宙是一个真正的宇宙黑洞,它就必然是一个封闭的球体,它就只能有一个密度。因此,ρo 就是我们宇宙黑洞的临界密度。从公式(3aa) 和 (3b)可知,它是单值,且仅由Mub或 Rub 所决定。[1].[2] 然而,宇宙的实际密度 ρr也是来自同一个观测的Ho,即 Ho2= 8πG ρr /3。其必然结果是: ρr 应完全等于公式(4b) ρo, 所以, (Ω = ρr/ρo =1) ,或者说,ρub = ρr = ρo是宇宙黑洞的本性。反过来, Ω = ρr/ρo= 1 也可证明我们宇宙是一个真正的宇宙黑洞。.
(D)。 既然我们宇宙Mub来源于Nub1×Mbm个宇宙出生时最小黑洞Mbm的Nub1个不断地合并所造成的膨胀,也就是说,Mub的视界半径Rub一直在以光速在膨胀,这种结果与我们宇宙黑洞Mub外有充分的能量-物质可供吞噬,以达到Rub一直在以光速在膨胀个效果是一样的。这就造成了,
Au=137×108= t bc = 137×108 (4d)
如果现在我们宇宙黑洞Mub外已经没有能量-物质可被吞噬,那么,Au> t bc.而且,哈伯常数Ho= 0。
【V】. 我们宇宙的加速膨胀(AEOU)是由于两大宇宙黑洞在其早期的碰撞所造成的.
在分析我们宇宙的加速膨胀 (AEOU)时,我们是根据下述的事实和情况作一步一步的分析和推论的。
(A);科学家们根据遥远的Ia型超新星爆炸,发现我们宇宙的加速膨胀是发生在宇宙大爆炸之后的约50亿年之后,即距今约90亿年之前,那是在宇宙演化中的物质占统治地位的时代。在我们宇宙黑洞内,星系、星团、恒星等已经形成.
(B);根据(3j) 式可知,无论1个黑洞与其它黑洞的碰撞或者合并,或者吞食外界的能量-物质,总是小黑洞Mbx吞噬大黑洞Mbd和其中的能量-物质而变大,也就是说,是小黑洞Mbx吞噬大黑洞Mbd后变成二者合一的更大黑洞(Mbx+ Mbd), 而不是大黑洞Mbd消化掉小黑洞Mbx. 因为按照黑洞的本性,黑洞只有在发射霍金辐射时才收缩变小。但是一般黑洞的霍金辐射是非常非常地微弱的,比电子和电磁波都微弱。所以,在宇宙中,都是小黑洞吞噬大黑洞内的能量-物质而变成大,而后二者的视界半径重合为一,即(Rbx + Rbd)。
(C);从对 (3f)式的说明中可以看出,如果我们宇宙黑洞Mub在任何时候,在 dRb/dt = C的条件下,当 dt = 1 秒时,dMb/dt = 2×1038g/sec,即相当于每秒能够吞噬外界能量-物质达到105太阳质量Mθ的条件下,其Rb就会以光速C的速度膨胀。如果在某个时候,其外围有大大超过105 Mθ(太阳质量)的能量-物质,他会在1秒钟内吞噬105 Mθ后,而后1秒1秒地吞噬完其余的能量-物质,其视界半径Rub只会以≤C(光速)的速度而膨胀,而质量Mub也将1秒增加105Mθ。因为这些大能量-物质是可以被黑洞分割地吞噬的。这就不会产生超光速C的加速膨胀。
(D);同样,如果我们宇宙黑洞Mub在任何时候,其外围能量-物质少于105 Mθ时,或者Mub与另外一个小于105 Mθ黑洞刚刚接触时,根据瞬时吞噬外界能量-物质的多小而决定其视界半径Rub的膨胀速度,它会尽可能快地从膨胀速度 = 0开始加速到以光速C,以吞噬完这些少于105Mθ能量-物质,然后发生一点微弱的霍金辐射。等外面再有能量-物质时,接着吞噬。但不会产生产生超光速C加速膨胀。
(E);当我们宇宙黑洞Mub外有大于105Mθ黑洞Mbw, 即105Mθ= Mbw >Mub时,就会与Mbw发生碰撞与合并。由于Mbw是一个整体,不能被Mub所分割,因此,2个黑洞在接触碰撞时,就会产生加速膨胀,而可能产生超光速的空间膨胀,并且Mub的密度大于 Mbw 的密度,所以Mub可能会进入Muw的内部吞噬其能量物质而扩大。最后的结果,按照公式(3j)是成为一个新的更大的黑洞,其质量是(Mbw + Mub),视界半径是(Rbw + Rub)。关键问题是2个黑洞在接触碰撞时所产生的加速膨胀和产生超光速的空间膨胀会维持多长的时间?而且肯定与2黑洞碰撞时的相对方向和速度有直接的关系。作者现在尚不知道,因为现在还没有观测到2个黑洞在接触碰撞时的图像过程和数据。
如果在Mbw > Mub的情况下,特别是在Mbw >>Mub时,Mub可能被吸进Mbw的内部,在Mub被吸进内部之前,肯定会产生加速膨胀,和超光速的空间膨胀。但被吸进Mbw的内部之后,长大了的Mub会在Mbw的内部吞噬其能量-物质,而继续以光速C增长,直到吞噬完所有的Mbw的能量-物质后,二者合并为一个新的大黑洞,其质量是(Mbw + Mub),视界半径是(Rbw + Rub)。Mub在吞噬足够多的外部能量-物质的过程,应该是以光速每1秒吞噬105Mθ能量-物质的过程,也是视界半径是 Rub以光速膨胀的过程。
(F)。那么,我们宇宙黑洞在90亿年之前所产生的加速膨胀究竟是与那一种大小的黑洞发生的碰撞和合并的呢?注意到现在的观测数据是,我们宇宙黑洞的Compton时间tbc与我们宇宙的年龄Au几乎完全相等,即Au = t bc(以后也可能会观测到Au > t bc),这说明我们宇宙黑洞从诞生的时刻5×10—44秒起直到现在,总的结果是近似地以光速在膨胀,即每秒都在吞噬约105Mθ能量-物质。而且现在在我们宇宙黑洞Mub之外仍然还有能量-物质可被吞噬,因为Mub的Rub还在以光速膨胀。根据以上的情况分析,有几种情况比较适合:第一。在90亿年前,我们宇宙黑洞Mub与宇宙中的1个巨大黑洞Mbw相碰撞,然后合并,由于Mbw >> Mub, 合并后,我们的Mub到现在仍然处在巨大的Mbw内部,每1秒还在从Mbw中吞噬进105Mθ的能量-物质,而Rub仍在以光速膨胀。 第二。也有可能在90亿年之前,我们的Mub与另外一个Mbw > Mub相碰撞和合并后,Mub 现在已经进入Mbw内部,但是Mbw外面还有比它更大的黑洞套着它,而Mbw 和 Mub的视界半径都在以光速膨胀。这正如我们宇宙内,一个超级黑洞内有一个恒星级黑洞的关系是一样的。第三。我们宇宙黑洞Mub从诞生起就处在一个非常庞大而有多个相似的宇宙黑洞的超级宇宙黑洞内,在90亿年前与其中的1个小宇宙黑洞Mbw发生碰撞与合并,Mbw ub。合并后,我们长大的新黑洞(Mbw + Mub)现在仍然处在那个非常庞大的黑洞内,每1秒还在从其中吞噬进105Mθ的能量-物质。不过从宇宙演化的过程来看,这第三种情况很难出现,因为在宇宙创生时,所有的宇宙黑洞都是同时创生的,很难形成大黑洞内套生小黑洞的情况。
(G).假设我们原来的Mub1宇宙黑洞在90亿年与另外一个宇宙黑洞在碰撞前的质量为Mub1,其视界半径为Rub1。我们宇宙黑洞现在的质量为Mub =8.8×1055g, Rub = 1.3×1028cm, ρub=0.958 × 10-29g/cm3.见【IV】B. 现求Mub1和Rub1如下。
上面已经说过,我们宇宙的年龄Au =137亿年。在这137亿年内,宇宙保持在等光速C而膨胀。所以
现在的 Rbu ≈ C× Au, 。再按照公式(3aa),RbC2/2G= Mb ,所以得出 我们宇宙的质量与其年龄成正比,即
Mub µ Au (5a)
既然2黑洞的碰撞和合并发生在90亿年前,那么,
Mub1/Mub = (137 – 90)/137 = 34.3%, (5b)
Rub1/ Rub = (137 – 90)/137 = 34.3% (5c)
(ΔMub = Mub - Mub1)/ Mub = 65.7% (5d)
所以,Mub1 = 0.343 Mub = 3×1055g, Rub1= 0.343 Rub = 0.446×1028cm。
讨论:从上面的计算可以看出一个非常有趣的问题。我们宇宙黑洞在90亿年前的质量Mub1= 34.3% Mub,而T1µν + T2µν = 26% Tµν 的2项物质(见【II】节),即可见物质和星系中暗物质之和约为现在宇宙中总能量-物质的26%。Mub1与(T1µν + T2µν)相对的接近。现在科学家们所测定的宇宙中的暗能量(暗物质)约为T3µν ≈ 74% Tµν 。可见,ΔMub与T3µν接近。这几个百分数如此之接近,是偶然的吗?使得人们不得不怀疑,Mub1是否就是T1µν + T2µν ?而(ΔMub = Mub - Mub1)是否就是T3µν ?我们知道,当一个宇宙黑洞Mub1吞噬外界能量-物质和物体时,由于黑洞视界外对外界能量-物质和物体的潮汐作用和吸积盘中的物质可能会转变为暗物质,所以外界能量-物质和物体ΔMub=(Mub - Mub1)经过黑洞视界进入黑洞后,都变成暗物质了。那么,ΔMub=(Mub - Mub1)是不是就是我们现在观测不到的暗物质呢?这种解释是巧合吗?
【VI】. 几个简单的结论:
A. 黑洞的膨胀,及其视界半径Rb的膨胀,有2种方式,1是吞噬外界能量-物质的膨胀,由于外界能量-物质可以被分割,所以Rb在吞噬外界能量-物质时是以 ≤ 光速C在膨胀。现在人们观测到的符合哈勃定律的宇宙膨胀就是这种膨胀。另外1种是黑洞与其它黑洞碰撞合并开始时所产生的膨胀,由于黑洞内的能量-物质不能被分割,所以在开始碰撞的一段时间内会产生2黑洞整体的超光速的空间膨胀。而小黑洞吞噬大黑洞愈来愈多的能量-物质,这就是人们观测到的加速膨胀。这与宇宙诞生时,许多最小黑洞Mbm的合并,所产生的宇宙“原初暴涨Original Inflation”的机理是同样的。[2]
B.我们宇宙黑洞Mub1= 3×1055g在90亿年前与宇宙中的另外一个巨大的宇宙黑洞发生碰撞,产生了人们现在观测到的我们宇宙的加速膨胀,和二者一起的超光速空间膨胀。而后我们宇宙黑洞进入那个大黑洞内部继续吞噬其内部的能量-物质而使其视界半径Rb以光速C膨胀,直到现在。宇宙黑洞的质量Mub由Mbm =1.09×10—5g增加到Mub1= 3×1055g,再经过90亿年后,Mub增加到现在的Mub= 8.8×1055g。
C.我们宇宙黑洞Mub的命运。如果Mub外无能量-物质可被吞噬,那么Mub将会不停地向外发射霍金辐射mss, Mub也会不停地收缩,直到最后收缩成为最小黑洞Mbm=1.09×10—5g而在普朗克领域爆炸消失,其寿命按照霍金的黑洞寿命公式 τ » 10-27Mb3 (s) »10133年。但是现在哈勃常数仍然正常,表明Mub外不知还有多少能量-物质,而Mub只有在吞噬完外界的所有能量-物质后,才会收缩,直到最后成为最小黑洞Mbm=1.09×10—5g而在普朗克领域爆炸消失,其寿命将>>10133年.
D.我们宇宙黑洞Mub现在似乎正处在另外一个更大的宇宙黑洞Mubb内,而Mubb是否处在其外面一个更大更大的宇宙黑洞内?Mubb之外是否有其它的大黑洞伙伴?我们都受宇宙年龄的限制而无法知道。但是,在我们现在的宇宙黑洞Mub内部,许多星系中心有超级大黑洞和恒星级黑洞并存,超级大黑洞内也能存在恒星级黑洞,就是说,我们宇宙黑洞内各种大小黑洞套着并存的模式,是否也与我们宇宙黑洞Mnb外面有大宇宙黑洞套着许多小宇宙黑洞存在的模式相同?作者觉得是相同的,即宇宙本身就是层层的大黑洞内套着许多小黑洞。
====全文完====
参考文献:
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[6].新发现对爱因斯坦的挑战: 暗能量可能不存在. http://tech.163.com/2006-05-17
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[8]. 何香涛: 观测宇宙学. 科学出版社, 中国北京2002
[9]. 约翰-格里宾: 大宇宙百科全书. 海南出版社, 2001,5.
[10].约翰-皮尔.卢米涅:黑洞. 中国 湖南科学技术出版社, 2000.
[11].王永久:黑洞物理学. 湖南师范大学出版社, 中国 湖南, 2002
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