史瓦西半径

宇宙现有的物质总量的史瓦西半径远大于现在的宇宙半径,是否意味着我们是一个超级黑洞?可以这么认为,至少以目前的人类对宇宙的一些观测和计算结果是支持这个结论的,这就是黑洞宇宙模型(black hole cosmology) 。这个模型表明,我们所在的宇宙空间只不过是在一个黑洞的内部 。对于宇宙的起源,我们比较熟悉的是宇宙大爆炸理论,这也是目前主流的宇宙学模型,除此之外,也存在着不少非主流的宇宙学模型,黑洞宇宙模型就是其中之一 。对于黑洞模型的拥护者而言,通过计算与对比找到了有关我们这个宇宙与黑洞一些相似的地方 。首先,从我们对宇宙的观察中知道宇宙是在加速膨胀,并且距离我们越远的地方物体,其远离我们的速度也就越快 。这就意味着,只要星系距离我们足够远,其退行的速度会达到光速,这个距离我们称为哈勃半径(Hubble Radius),也是说是我们可观测宇宙的半径 。因为在哈勃半径以外的星系,远离我们的速度将超过光速,这些星系对于我们来说就再也无法获取它的任何信息了(因为信息传播的速度不能超过光速) 。这点与黑洞的视界性状相似,黑洞视界内外的信息是无法“交流”的,哈勃半径就仿佛一个超大的“黑洞视界”把我们给包起来了,虽然我们是被包着,但我们自己定义是在视界的外面——insideout black hole 。其次,除了观测,还有根据已知计算的结果 。关于黑洞的大小,一般以“史瓦西半径”为参考,式中我们可以看到,史瓦西半径只和物体的质量有关,任何物体,如果它的半径小于史瓦西半径,它就会坍缩成一个黑洞 。我们可以看看一些已知熟悉的天体史瓦西半径有多大,地球的史瓦西半径——约为8.86毫米,太阳的史瓦西半径——约为3千米,银河系的史瓦西半径(质量按太阳的一万亿倍计算)——大约是3×10^15米,也就是3万亿公里 。我们目前已知可观测宇宙的质量是6×10^53千克,那么计算出的史瓦西半径约为400多亿光年,这与现在对可观测宇宙的大小(半径约450亿光年)十分接近,并且,根据这个结果测得的宇宙平均密度——约2×10^-31克/立方厘米与目前的天文观测结果显示的宇宙平均密度——约4.5×10^-31克/立方厘米只相差了一倍 。另外,我们这个宇宙在逐渐冷却,而黑洞的一个特性就是越小的黑洞温度越高 。从这些方面看,宇宙确实如同一个黑洞,但我们要看到,严格意义上,两者是有着本质的不同 。以视界为例 。对于黑洞,视界是一个严格的单向边界,物质和信息只能从一侧通向另一侧 。对于所有的观测者,视界的位置都是同样的 。而宇宙的视界,仅仅是对地球上的观测者而言有些特殊,对于宇宙两端的观测者而言,视界的大小可以相同,视界本身对于两者而言并非是单向边界,在宇宙中也并不特殊 。更重要的是,对于黑洞中心的奇点是广义相对论与量子力学都无法解释的一个点,但我们现在看到的这个宇宙并没有这样的奇点 。因此,关于黑洞宇宙模型,目前更多的是一种猜想,还没有到一种假说的程度,并且,除了一些黑洞与宇宙看似相似的地方外,目前还没有足够的天文观测证据来支撑这一模型 。关于宇宙是一个黑洞的猜想,目前来看,更多的是也仅仅存在喻上的意义 。虽然宇宙大爆炸也起源于一个量子力学和广义相对论都失效的物理奇点 。但从这个意义上,黑洞和宇宙起源的终极解释,还是需要建立新的量子引力论 。rr史瓦西半径计算公式为:R=2GM/C^2,其中G为万有引力常数,C为光速,都是常数,只有M一个变量,也就是说所谓宇宙的史瓦西半径只与宇宙的质量有关 。某些科学家估计宇宙的总质量大约为6×10^53kg,带入公式计算得知宇宙的史瓦西半径大约为940亿光年,远远大于宇宙实际半径460亿光年!但这就一定能表明宇宙真的就是黑洞吗?通常情况下我们所说的宇宙指的是可观测宇宙 。由于宇宙一直在超光速膨胀,可观测宇宙外到底是什么我们不得而知,而且基本上永远都不会知道,因为那里的一切包括信息永远都不会传到地球,甚至不会传到可观测宇宙里的任何地方 。不过,可以预见的是,可观测宇宙外面仍旧会是宇宙,只不过是我们永远无法达到的宇宙 。所以,既然宇宙的大小都是不确定的,科学家们估计出来的宇宙质量显然没有太大的说服力,我们对宇宙的了解连冰山一角都谈不少 。同时,宇宙中还存在目前我们了解甚少的东西,比如暗物质和暗能量,它们加起来占了宇宙的95%,也就是说,我们见到的普通物质只占了5%而已 。更重要的一点,任何结论都需要用事实和证据来说话,一味地以大胆的想象来下结论也没有太大的实际意义,任何不能实验或观测的事物都没有辩论的意义 。


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