第四十六章:塌缩中的QN65535

这天夜里,我们都留在山上过夜。

第二天,天才刚朦朦亮,师父便把我拉起来跑山。我们沿着崎岖的山路跑到山脚,再攀着岩石爬到山顶,然后在蔬菜地里休息。师父说,这是我的第一天训练,所以不会让我太累,可以休息十五分钟,一会儿继续。我以为她会说今天就到此为止的,正要提起精神欢呼,原来只是休息十五分钟,瞬间别又泄了气了。

到中午,终于可以停下来了,我也已经腿软得走不了路了,几乎是爬着到茶水间去的。桌上已经换上了新的点心,月姨和儒生在准备午饭。我抓起点心狼吞虎咽起来。师父看着我一脸坏笑,非常满意这一上午折磨我的成果。

“冷月!”春姨忽然在实验室里喊月姨,“快过来!”

月姨便匆忙地跑向实验室,我也赶紧抓了一块点心塞嘴里跟了过去,爷爷他们几个大男人不知道从哪里也都聚集了过来。

“冷月,有个坏消息呀。我会抓紧时间算出最近的一次弱引力出现的时间,而且我们可能也只有这一次机会去就公平他们了。”

“为什么,发生了什么事?”月姨脸色铁青,用手扶了一下电脑桌,拉过来一张椅子坐了下来。其他人看起来也都很震惊,似乎也都受了不小的打击。

“其实这些年我在对QN65535进行观测的时候也发现了一些问题的,但是翻阅小西博士过去的笔记,我又心存侥幸,也许只是这种大引力星球的周期变化而已,毕竟到了这个级别的引力,哪怕只是很小的波动,对我们来说,变化幅度就已经非常大了。但是五年前发生了一件事,QN65535忽然喷射出一股强粒子流。这股粒子流导致我们这里的所有仪器都受到了干扰,我们却不知道这股高能粒子流是什么东西,只是检测到有极强的能量释放出来。这股粒子流甚至把一颗靠近QN65535的小恒星给击碎了。围绕这颗恒星的三颗行星也都一同被轰成了小陨石。”春姨很耐心地月姨解说,“你们这回过来,应该有遇到一片陨石阵。”

“遇见了。”大家纷纷回答,低声讨论了几句,然后很默契地一起停了下来,听春姨继续说。

春姨的电脑上还在演算着,他从抽屉里翻出来几张能量投影图,就像像素不高的老照片,非常难看。他把图片交给月姨后接着说:“这就是我们当时捕捉到的部分能量投影,因为仪器一度故障,所以图像不连贯,而且很不清晰。我确实是大意了。QN65535是我们找到的第一颗夸克星,已经观察了上百年了,一直很稳定。也正是因为这个原因,我当时才选择到这里来,方便观察它。”

春姨把仿真软件的演算暂停了,另外打开一个窗口,给我们演示QN65535的演变过程。

“QN65535原来是一颗中子星。而且这颗中子星很特别,它不是常见的双星系统,温度也比一般的中子星要偏低一些。然而就是因为这温度的一点点偏低,让它发生了惊人的变化。我们都知道热胀冷缩,就算在中子星上,一样成立。因为温度的偏低,导致热能和中心引力得不到平衡,中子简并压不能继续维持外层球壳,于是中子星开始塌缩,但是这种塌缩非常缓慢。”

“你们应该都知道黑洞,这是爱因斯坦场方程中的其中一组解,也是黑洞假说的起源。经典物理学说,黑洞的形成是因为超大质量的恒星爆炸后塌缩而成。这个形成过程是一气呵成的,恒星爆炸后释放出来的物质会以自由落体的方式快速坠落,很快地形成事件视界。但是如果这个过程并不是这么快速的,又会发生什么事情?”

“譬如说这颗中子星,也是恒星爆炸后的产物,但是这一次的爆炸形成了一颗温度极高的中子星,应该说是温度偏低的高温中子星,这是一颗非典型中子星。于是出现了中心引力和中子简并压不能平衡的情况,中子外壳缓慢塌缩,缓慢地向宇宙释放出能量,温度进一步降度,外壳进一步塌缩。当球壳塌缩到一定程度的时候,中子被摧毁了,分裂成夸克,于是形成了夸克星。这也是为什么我们能发现它的原因了,因为它的能量比较高。夸克星的假说提出来已经很久了,但是一直没有找到这样的天体,因为夸克星的温度很低,而且体积更小,半径大概只有中子星的一半。”

春姨挪了一下椅子,让我们能更容易看到屏幕。仿真软件正好演示到五年前的QN65535大爆发。

“这就是五年前的爆发,并不是我观察到的,而是通过小西博士的方程计算出来的结果,但是和我们当时观测到的现象非常吻合。根据小西博士的方程的预测,QN65535的这一次爆发后,会进一步塌缩,最后很可能会形成黑星。”

“黑星是什么?”钢铁流星爷爷问道。

“黑星是类黑洞天体。科学家们在研究黑洞的时候,被黑洞的那些完全无法自洽的物理现象搞得太毛躁了。譬如霍金曾经说过,黑洞会蒸发,而且逃逸出来的粒子不携带任何信息。我的天呐,那简直就是物理学界的末日预言。黑洞不断地蒸发,而且还不携带任何信息,随着黑洞不断地蒸发,温度越来越高,然后爆炸,最后留下来一个很小的残骸,之前那颗恒星所携带的全部信息将会丢失,这是量子物理所不能容忍的。于是大家就设想出来黑星这样一种天体,它体积非常小,但是又还没小到可以形成事件视界,它有实体,能够逸散一些带有信息的粒子。形成它之前的那颗恒星的信息能够被完整地保留下来,这样就不违背量子物理的主张了。”

“原来物理学家也会偷懒。”舞风刀爷爷小声地说,“嘻嘻”地笑了起来。

“这可不是偷懒。”公公转过身来,加入了大家的讨论,“多谢春姨的超强算力的服务器,我的理论很快就要完美了,哈哈。”公公也给我们打开了一个仿真图,却一点也不像公公上次给我画的磁场,这应该才是公公设想出来的真正的时空场模型。

“爱因斯坦的场方程预言,黑洞是一个密度无限大体积无限小的天体,但是我们一般认为,只有在一个理论失效的时候才会预言一个物理量是无穷的。难道爱因斯坦错了吗?但是我们确实在宇宙中发现了一些性质和爱因斯坦场方程描述的黑洞非常像的天体。于是就有人建议,应该把量子场论引入到对黑洞的研究中去。当时没有量子引力论作为理论基础,所以大家在这里用了一个取巧的办法,我们称为半经典引力论。办法就是计算物质对时空的扭曲,然后再反过来通过扭曲时空的曲率如何改变能量,从而改变物质的运动来修正物质对时空曲率的改变,如此不断地反复,最后得到一个自洽值。这就是半经典引力方程。”

“那么引入量子场论以后的黑洞是什么样的呢?大家在研究后发现,量子场效应延缓了黑洞的形成,从而形成了一种叫做黑星的致密天体,而延缓这个过程的东西,正是时空。”

“量子场论是建立在平直的时空当中的。在计算零点能的时候,也就是平直且空无一物的时空的能量,我们得到了一个无穷大的结果。由于量子的状态变化并不是连续的,只有状态的跃迁,我们只需要求得两个状态之间的能量差就可以了,所以在这里使用了‘重正化’的办法来处理,同时扣除掉真空能后就能得到精确的能量差了。”

“当我们把量子场应用到弯曲的时空中时,又会发生什么事呢?这个真空零点能对整个宇宙的能量贡献是非常小的,我们一般可以不讨论它,但是当我们在讨论黑洞的形成时,它的影响就呈现出来了。我们在事件视界附近计算出来一个极大的负值。这个负值无限期地延缓了事件视界的形成,从而形成了一类叫做黑星的天体。黑星的外壳由物质组成,组成黑星的也是致密的物质,没有形成事件视界,但是又呈现出来和黑洞类似的形式,它能够辐射出来少量能量,如果我们去观察它的话,它的辐射将会出现极大的红移现象,但是因为黑星不存在事件视界的遮挡,这些辐射是可以携带黑星的信息的,经典量子物理能够解释黑星的形成和辐射、信息携带的一切问题。但是只要宇宙中如果还有某个角落可能存在形成事件视界的过程,经典量子物理还是会失效。”

公公说完变转过身去,把仿真动画关了,继续进行他的时空场模型计算,最后又补充了一句:“就像磁场具有能量那样,时空场也具有能量,我们处在时空场中间,觉得它不重要,因为万事万物都具备时空场能的特性。但是,如果我们想要跳出这个时空场去理解真正的时空,这个时空场能就不能忽略。我现在正尝试着利用我的时空场模型去拟合应力能量张量,如果能够拟合上,也许就能有机会解释真正的黑洞是什么样的,而不是还停留在理论阶段的经典黑洞和量子黑洞了。”

Author: aesbovis

为了学医而爱上化学,却专注于竞赛而耽误了高考,误入IT世纪大坑;读的电子信息,却玩电脑硬件而耽误了绩点,差点拿不到学位证;跟风玩轮滑,却只顾着钓帅哥而耽误了技术,终成人妻;住家陪娃,却落入乐高无底深渊,玩而不厌,毁娃不倦……三十年如一日,一直不务正业。

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