2019年4月10日,由多国天文学家合作的事件视界望远镜项目组(EHT),公布的一张黑洞照片,风靡全球。它被称为人类拍到的第一张证明黑洞真实存在的照片,并被认为再次证实了爱因斯坦引力理论。

  我们不否认该项目研究人员付出的努力和取得的成就,能得到这样的照片是一个很不容易的事情。但这其中也存在很多疑问,我们在此提出三个问题,希望参与实验的天文学家能够解释,并借此机会让公众了解事情的真相。

  一.照片中的黑洞是真黑的吗?

  这张黑洞照片(见图1)是用全球不同地点上八台射电天文望远镜,对室女座的M87星系(又称梅耶87星系)中心同时进行观测,将收集到的数据进行进行两年的分析和综合处理,在计算机上合成得到的。因此它不是真正的黑洞照片,当然这并不重要,重要的是图中的黑色区域代表什么意义。

  图1. 第一张黑洞照片(中间黑暗区是M87星系的中心)

  在一般人的印象中,天文望远镜是观测天上星光的仪器,接收的是可见光。射电天文望远镜与光学望远镜有所不同,是收集宇宙天体发射的无线电波的望远镜。在天文学的早期,没有人想到宇宙天体也会发射无线电波。直到1930年,美国贝尔电话公司的工程师卡尔·央斯基,发现来自银河系人马座方向的无线电噪音后,才引起人们的注意,并逐渐发展到现在的具有举足轻重的作用射电天文学。上世纪六十年代的四大天文发现:类星体、脉冲星、星际分子和微波背景辐射,都是利用射电天文望远镜获得的。

  我们知道,人的肉眼能看得到的是可见光,波长为0.4 ~ 0.78微米(1微米为百万分之一米)。波长比可见光短的是紫外线,X射线和伽马射线。波长比可见光长的是红外线,远红外线,微波,高频无线电波,中频无线电波和低频无线电波。广播、电视、手机等发射和接收的,是中低频无线电波,波长在几百上千米的量级。射电天文望远镜用的高频无线电波,波长在厘米和毫米级。在天体的光谱发射中,射电波只占其中非常小的一部分。只是由于这种无线电波穿透地球大气的能力比可见光强,用来观测天体有它的优势。

  EHT实验组的射电天文望远镜采用的是亚毫米波段,严格地说是1.3毫米无线电波。因此这次公布的黑洞照片,只针对波长为1.3毫米无线电波而言,图1中心区域的的无线电波发射能力很弱,我们只能在这种意义上说它是黑的。至于其他范围更广的波段上是否存在辐射,图片中心区域对其他波段的辐射是否也黑的,EHT实验组并没有给出说明。因此我们有什么理由认为,图1是一张真正的黑洞照片呢?

  图2. M87星系的光学照片

  事实上,用哈勃天文望远镜拍的M87星系的光学相片是图2,在其中心区是非常明亮的,根本看不到黑影。要证明它的中心存在类似与图1黑洞,就必须证明在这个区域中没有任何波长的光发射。因此所谓的第一张黑洞照片存在误导大众的嫌疑,它只是对于1.3毫米的波段,这个区域是黑洞,并没有证明这个中心区域对其他的波段的辐射也是黑的。如果采用红外光波段,可见光波段,紫外线波段,甚至X射线波段拍摄,这个区域也是黑的吗?这显然是不太可能的,至少EHT实验组目前没有证明这一点。

  因此图1不是一张真正的黑洞照片,要证明它是一张真正的黑洞照片,需要更多的证据。EHT实验组为什么就不能实话实说呢?这样浅显的道理,为什么就不懂呢?

  二.黑洞照片中为什么没有喷流的射电辐射?

  图1 的黑洞照片还有一个明显的漏洞。从图2右上方看出,M87星系中心有一条巨大喷流向外喷出。这在图3中看得更清楚,它是哈勃天文望远镜拍摄的M87照片。图中有一条蓝色喷流,其长度比M87 星系的直径还要长,并且是直接从星系中心喷出,场景非常壮观,显示存在异常剧烈的天体物理学过程。

  图3. 哈勃望远镜拍摄的M87星系喷流照片

  按照目前的天体物理学理论,射电天体发射无线电波的机理如图4所示。在星系中心前方有大片的气体星云,星云内有磁场。喷流中的带电粒子在磁场作用下被迫做旋进运动,根据麦克斯韦经典电磁场理论,就会发射电磁波。由于喷流中带电粒子的运动速度接近光速,就会发射出很强的无线电波,其强度可以超过带电粒子产生的可见光的强度。事实上,在目前的天体物理学中,天文学家主要依靠观测喷流过程产生的射电波来发现射电天体。

  图4. 射电天体发射无线电波的物理机制示意图

  比如最早的射电天体天鹅座A,就是通过这种喷流的射电辐射发现的。它是宇宙中离地球最近、最壮观、最强大的射电星系(见图5)。两个巨大的红色的瓣状结构,代表射电辐射。射电波通过狭长的喷流与中心椭圆星系相连,从一个瓣到另一个瓣的空间距离超过30 万光年。虽然喷流与星系中心的连接线没有图3那样明显,但它的存在使毋庸置疑的。图中心的白色区域隐约可见一条红色细线,从星系中心射出,直接与右边的红色区相连。无线电波辐射的强度是非常可观的,而且显然是从星系中心发出的。蓝色区域则为X射线辐射,具有椭球状分布。可见光频段的辐射却很少,几乎观测不到。

  图5. 天鹅座A的射电辐射。红色为无线电波辐射,蓝色为X射线辐射。

  在图4的黑洞吸积盘上,绕星系核运动的物质主要发射红外光,可见光和X射线等。虽然它们也会发射无线电波,但与喷流过程相比,发射无线电波的强度要小很多。在图1中,围绕黑洞中心区域的红色光圈实际上也是代表无线电波。它们原本都是看不见的,为了显示它们的存在,EHT实验组将它们涂上红色,看上去给人的错觉是,黑洞周围的物质发出可见光。

  然而奇怪的是,在图1的黑洞照片中,我们根本看不到M87发射无线电波的痕迹。图3中那条蓝线对应的射电波信号哪里去了?按道理,在图1 中应当有一条色彩强烈的红黄带,从黑洞中心斜穿到右上角,但却完全看不到,一点痕迹都没有。

  因此图1的黑洞图像是不真实的,至少是不完全的,EHT实验组一定隐瞒了什么东西。尤其是从图2和图3看出,这条喷流包含强烈的可见光,不能排除存在红外光和紫外光等其他频率的辐射。不论望远镜采用什么工作频率进行观测,都一定会在照片中留下痕迹。由此推断,图1中原来应当有一条从黑洞中心向外辐射的射线,但图像却被删除,以免黑洞只进不出的饕餮形象被颠覆。

  因此EHT实验组存在嫌疑,故意删掉从黑洞中心向外辐射的无线电波图像。这样做的动机是可以理解的,否则从黑洞中心向外吐出一条巨大的金黄色洪流,这张相片怎么可以称为第一张黑洞照片呢?

  这里就涉及到所谓的黑洞到底是一种什么东西?以及第一张黑洞照片是否证实爱因斯坦理论的广义相对论的问题。以下我们来讨论。

  二.黑洞照片证实爱因斯坦广义相对论了吗?

  首先要指出的是,所谓的黑洞不是爱因斯坦引力理论独有的,牛顿引力理论中也有黑洞。牛顿力学的黑洞如图6的左图所示,它是两百多年前由拉普拉斯提出来的,指的是如果一个天体的质量足够大,其中光是无法透射出来的。牛顿黑洞与爱因斯坦黑洞半径的计算公式完全一样,但二者的物理图像完全不一样。奇怪的是,现在的相对论专家总是告诉大家,黑洞了是爱因斯坦提出来的,根本不提牛顿黑洞。
  图6. 牛顿经典黑洞和爱因斯坦奇异性黑洞

  爱因斯坦黑洞则如图6的右图所示,它具有奇异性。黑洞的中心是一个体积无穷小的奇点,物质被压缩到一个点,密度无穷大。黑洞边界即所谓的施瓦西半径,施瓦西半径内部是真空。爱因斯坦黑洞是一个非常扭曲怪诞的东西,除了物质密度无穷大,最不可理喻的一点是,在黑洞内时间和空间要互换。通俗地说,就是说时间变成空间,空间变成时间。这种事情违背人类最基本的常识,与人类最基本的经验事实背道而驰,完全不可理喻。一个还点思维判断能力,理智尚存的人,怎么可能相信宇宙中存在这种东西?

  如果第一张黑洞照片证实了爱因斯坦理论,就请相关研究人员解释一下,在照片中哪里看出,黑洞内的物质被压缩到一点,视界内的其他点上是真空?同时请他们解释一下,从哪里看出黑洞内部时间变成空间,空间变成时间?如果他们给不出解释,凭什么认为,这张黑洞照片证实了爱因斯坦黑洞理论呢?

  相反,如果照片中是牛顿黑洞,则一切都是正常的。根据EHT实验组提供的数据计算,M87星系中心黑洞的质量是65亿个太阳质量,半径为10的13次方米,质量平均密度则为每立方米0.8千克。注意到地球表面大气密度为每立方米1千克,M87中心黑洞的密度比地球表面大气密度还低,远远不如太阳表层的物质密度。因此它一点也不吓人,与一般人想象的黑洞情况根本不一样。

  为什么会这样呢?因为根据黑洞半径公式计算,大黑洞的物质密度可以很低,小黑洞的物质密度才会很高。事实上,可以把我们目前观测到的宇宙看成一个牛顿黑洞。在宇宙外部看,光线也无法逃脱。但在宇宙内部一切正常,太阳照常发光,地球照样绕着太阳转,人类照常生活。这就是牛顿黑洞与爱因斯坦黑洞的本质差别,大家还会相信爱因斯坦黑洞存在呢?

  事实上,由于爱因斯坦引力场的非线性特征,用它来的计算物质绕黑洞运动是非常困难的,可以说几乎不可能的。因此目前天体物理学计算黑洞外吸积盘上物质的运动时,采用的实际上是牛顿引力的方法,最多加上一点洛伦兹变换。在这种情况下,洛伦兹变换具有绝对性,与爱因斯坦相对论无关。对于这种现状,相对论学者嘴上不说,实际上是心知肚明的。牛顿引力理论与爱因斯坦引力理论不是近似关系,而是完全不相容的两个体系。一个用力来描述引力,另外一个用时空弯曲来描述引力,它们是根本无法捏在一起的。爱因斯坦引力理论漏洞百出,在实际应用上是根本无法与牛顿理论抗衡 https://t.cn/R2LRpfr

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