宇宙怪胎—黑洞原子，已故科学家史蒂芬霍金提出了“黑洞不黑”的原理

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本文作者：今日头条


宇宙怪胎：黑洞原子

20纪70年代，已故科学家史蒂芬霍金提出了“黑洞不黑”的原理，

这是说黑洞并非只吞食物质和辐射的“天体”，它同时也蒸发出粒子和辐射，此称史蒂芬霍金辐射。

史蒂芬霍金在黑洞理论上还提出了一个新的概念——原初黑洞。黑洞不光是大质量恒星燃尽核燃料后的归宿，它也可能形成于宇宙大爆炸后的一个瞬间。当时有一部分物质在巨大的压力下，被挤压成极其微小的原初黑洞，它们迄今仍飘流在空间各处。

现代理论学家认为从原初黑洞中可诞生出许多东西。他们说，这是可测得的，但也十分困难。

使用高技术可以捕捉到一个闪光的原子，其光谱类似于钙原子，但专家们感到有些不带劲，因为跟普通的钙原子光谱相比，它的频率有00002％的偏移；详细研究后更让他们惊讶，原来这颗原子的重量是一般原子的100亿亿倍!他们见到了一个大自然的怪胎——黑洞原子。

根据新南威尔士大学的法兰巴等人的看法，这样的黑洞原子是存在的，据他们的理论计算，这些怪物具有十分奇异的性质和效应。黑洞原子可能是暗物质的组成部分，它们在恒星中可能加速其核反应的过程，它们有可能告诉我们关于甚早期宇宙的情景。最令人惊奇的是，它可能就在你的身上，而不为你所觉察。

在普通原子中，电负性的电子绕着带正电的质子和不带电的中子旋转，后两种粒子挤压在仅有原子直径十万分之一的核中。不知核中的质子是否可由别的粒子来替代，黑洞又是如何来扮演这一角色的?

天文学家已在我们自己的银河系中，找到了几个黑洞，

它们是大质量恒星的残骸，通过引力塌缩而形成。它们的重量都为太阳的几倍，而跨度仅几千米。很难想像这样的黑洞怎能变成原子?而给类星体以能量的巨型黑洞，其质量相当于10亿个太阳，那就更难充当这个角色了。但理论学家认为，在宇宙大爆炸后的瞬间，有大量的微观黑洞被挤压而成，正是它们可能成为黑洞原子的核。

要变成原子，黑洞首先须带上正电荷，就如原子核的模样。法氏说：“它们只要简单地吞食带电粒子就行，但这可能是正或负电荷，全看它吞食的情况而定。”

但要作为一个原子核的替身，这个微黑洞必须十分稳定。而据史蒂芬霍金的理论，黑洞辐射亚原子粒子，因而质量减小，且随着黑洞质量的减小，辐射却日益增大，最终，黑洞的最后残余在强烈的辐射暴中消失。不过现在有不少的理论学家认为，黑洞的史蒂芬霍金辐射最终可能停止，而留下一个微小而稳定的黑洞。故黑洞原子的原材料只能是这种最后残存的微黑洞和原初黑洞。而这两种黑洞的质量，大致上处于普朗克质量，即0000 01克左右，而其直径小到难以置信的10-35米，它们一直飘浮在星际空间的气体中。若有的微黑洞已吞食了正电荷，这时它们将去拉住电子云，以中和其正电性，但也有可能这些被拉住的电子却围绕着带正电的微黑洞旋转，一如在原子中电子绕行于原子核。

若此怪物落入地球，它将沉积在岩石中、实验室的椅子中，甚至进入你的心脏。它有什么特征可资识别呢?

首先，看一看这种超级原子拥有多少电子?黑洞原子内部的电子数似乎是无限的，它应仅依赖于黑洞的正电荷。这样看来，它可能拥有成百万个电子，但研究表明，事情并非如此，电子数是受到局限的。

英国物理学家狄拉克发现，在普通原子中，根据海森堡测不准原理，电子不能旋入原子核。虽然电子受到带电正性的核的吸引，但任何电子若太靠近核时，它将跑得更快，以致不会被核拉住。若核带有大量的正电荷，增大了的拉力将超过测不准原理所产生的影响，此时又将如何?狄拉克指出：“一颗原子中的电子若超过137粒，就将失去稳定的电子轨道，所有的电子都将湮没在核内。”

故任何带(正)电的原初黑洞，不可能拥有137个以上的电子。任何超过的数量，都将在一瞬间被黑洞所吞没，以对消其正电荷。但这不是惟一的局限，任何开始时带有137个电子的黑洞，到了今天其数额都将减少。其实电子不需旋入核内而被吞没，一颗电子不是一颗独立的小球，它的存在是模糊的，这意味着总有一小部分的电子处在黑洞的视界之内，这就使得电子有被吞没的可能，故拥有较多电子的黑洞原子，其内层电子“活”不了多久就会被湮没掉。按法氏的看法，今天我们在宇宙中可能看到的最复杂的黑洞原子，约具有70颗电子，这相当于镱元素。

若我们真的抓捕到一个黑洞原子，它会显现出哪些特性?一般原子放射出的光波，其波长取决电子在原子中所占的能级；但另一方面，电子的运动也会稍稍地影响核的摆动，这一影响表现在波长的偏移上。但对一个微黑洞原子而言，微黑洞相对于电子，前者简直可看做无限大，故不会引起波长的偏移，这种情况利用现代技术是能测出的；若黑洞原子的内层电子被吞没，将出现一种明显的效应，即黑洞原子有一快速的变化：一个具有48颗电子的钙黑洞原子，将自发地变成银黑洞原子，这一转变会产生一个辐射暴。

那么在宇宙中，黑洞原子是大量的还是稀有的呢?法氏等取得一个最大可能数目的粗略想法，即宇宙中暗物质若全部为黑洞原子所组成，那么从最大限度来看，每1000亿亿亿个氢原子中，含有一颗黑洞原子。因此，它比铀元素少30倍。

无疑黑洞原子是稀有的东西，而法氏则认为并不一定如此。他说，最好的办法是观测太阳周围气体中的异常光谱线。当然这是一个很困难的工作，要在无数普通原子发出的光芒中，去寻找那特有的一条光线。

原子中心存在一个黑洞已是够稀奇了，而法氏等甚至考虑到一些更为奇异的东西。例如，若一个微黑洞开始时带有负电荷，此时它在旅途中将不是去夺取电子，而是收集质子或原子核。这种“质子性”原子可能要比一般原子小2000倍，它是如此之小，以致短程的核力起了作用。若有二个质子绕微黑洞运行，它们因靠得很近，实际上变成了一个氘核；若绕行的是三个质子，这将触发核反应而成氦了。这样，在一般原子的电子轨道中绕行的是中子，而今却是(原子)核。这种类型的黑洞原子，在恒星中形成新元素时，能起到一种催化剂的作用。

还可能出现更古怪的现象。质子与类似黑洞相比，可说是一个大物体了，故从黑洞来看，质子并非是一个单一的物体，而是一个三夸克组合。

“这意味着，质子有可能被微黑洞夺去一个夸克。”这样，黑洞将带有荷，而荷是夸克独有的性质，这个黑洞无异于一个超重夸克。现在再从外面来看这个超重夸克，我们所见的是两个夸克系统绕着微黑洞(即超重夸克)旋转，这又成了一个超重质子了。

若我们能捕捉到这种古怪粒子，则将为夸克相互作用的理论，提供一个很好的试验场地。不过，它们是难以抓到的，它们是如此微小，以致可能落在固体的两个原子之间，故在地面上是不可能找到的。

但最有意义的是，黑洞原子将为观测早期宇宙提供一个窗口，回溯到宇宙的最初瞬间——10-43秒内的情况，这要比任何遗迹(诸如光子、中微子)都要早。根据卡尔的说法，原初黑洞能告诉我们早期宇宙的成因情况，它们可能保存着甚早期的记忆，当时的自然常数(反映宇宙状态)跟今日的不一样。例如，在某些宇宙模型中，在甚早期宇宙中，引力强度是变化的。残余黑洞可能在其质量值中记录了这一变化。

当然，各种类型的微黑洞是如此之小，宇宙空间又是如此之大，而要抓捕由微黑洞形成的黑洞原子当然更加困难。法氏对此却津津乐道：“寻找它们是值得一试的，因为回报是巨大的。”

这使我们想起了黑洞专家惠勒的感叹：“宇宙要比我们想像的更为奇异!”


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745137613

比普通原子重100亿亿倍的“黑洞原子”，重量都称出来了，科学家们还没有“真正捕捉到一个？[抠鼻]

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宇宙太辽阔，人类的视野太狭隘。所以，史蒂芬霍金的天才假说证实需要很久。  但绝不能因为因为没获得诺贝尔奖就否定史蒂芬霍金的超乎常人思维。

bags37020

我想说，他没那么伟大，小编心里没数么？咱就别跟风了，他也没有实质的贡献，他那两个理论早就有了，只是人家没他红而已，而且还证实不了。来说说真正改变世界的吧，或许说说咱自己国家的，为人不知的，改变生活的，来点实在的，再整虚的取关了啊[可爱][可爱]

bhdyem4e9y5

他都看不见望远镜就能知道黑洞，估计有天眼