黑洞不存在的理由

　　黑洞不存在的理由
　　北京时间2019年4月10日21时，人类首张黑洞照片面世，该黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心，距离地球5500万光年，质量约为太阳的65亿倍。北京时间3月24日晚10点，中国科学家参与的事件视界望远镜（ETH）合作组织公布最新研究成果：发现了偏振光下M87超大质量黑洞的影像。
　　人类首次观测到的宇宙
　　人类对黑洞的研究可以追溯到18世纪末，英国的一位物理学家约翰•米歇尔（John Michell）把牛顿的光粒子理论与星球的逃逸速度联系起来，从而得到了一个具有魅力的结果——暗星，也就是人们熟悉的黑洞，可以说米歇尔开创了黑洞研究的先河。
　　拉普拉斯黑洞
　　1783年，米歇尔在英国皇家学会的会议上提到:＂如果一个星球密度和太阳相同，而半径为太阳的500倍，那么一个从很远的地方朝星球下落的物体，到达星球表面时的速度将超越光速。如果假定光也会被与惯性力成正比的力所吸引，那么从这个星球上发射的光将被星球自身的引力拉回来。＂遗憾的是，米歇尔的论文没有引起重视，很快就被人们遗忘了。直到20世纪80年代，法国著名科学家拉普拉斯独立的推导出与米歇尔相似的结果。这里就不给出推导过程了（在霍金的《时空的大尺度结构》一书的附录中有推导过程，有兴趣的朋友可以去看）即宇宙中有这样一种星球，它的质量为M半径为R，存在一个半径满足R r，使其引力是如此之强，以至于一个以以光速运动的物体都无法从这个星球表面逃逸，其中r称为拉普拉斯半径，这种星球称为拉布拉斯黑洞。
　　施瓦西黑洞
　　在通常情况下，时空几乎是平直的，不会出现曲率带来的差异。但在宇宙的某些地方，时空弯曲的结果是惊人的。按照爱因斯坦的广义相对论，当曲率大到一定程度时，光就无法跑出去了。在施（史）瓦西给出了广义相对论的场方程的一个精准解后，推导出了第二个黑洞，施瓦西黑洞。要想了解施瓦西黑洞，首先要知道什么是引力红移效应：从星球表面发出的光，传播到远处时，光谱线的频率变小，波长变长，谱线向红端移动。假设有这样的星球，从它表面发出的光，受到这个星球引力红移的影响，无论频率多高，当其到达某个位置时，频率变成了零，波长变到无穷大，在远处的人实际上什么也看不到，这个位置称为无限红移面，这就是施瓦西黑洞
　　视界
　　在广义相对论中，黑洞是用＂视界＂定义的，而视界是一个二维光滑的闭曲线，它把空间分为两部分:内和外。视界外的物质和信息比如光，可以进入视界内，但视界内的却不能到视界外去。一个星球如果被视界包围，那这个星球就是黑洞。实际上，上面所说的两个黑洞其实是相同的。拉普拉斯黑洞和施瓦西黑洞的定义视为两个命题，再写出两个命题的逆否命题，可以看出，这两个逆否命题是相同的，由逻辑学可知正命题和逆否命题是等价的，所以，两个黑洞的定义也是相同的。如果一个星球不是黑洞，即它的逃逸速度小于光速，那我们就可以用小于光的速度抛出一个物体，使其到达无穷远，由此可见，这个星球一定不存在视界，否则物体就无法跑到无穷远了。
　　视界
　　黑洞不存在的理由
　　在了解了有关黑洞的一些知识后，再来说说为什么黑洞是不存在的
　　（1）远小于光速是牛顿力学的适用范围之一，而黑洞是拉普拉斯在不知道牛顿力学适用范围的情况下，把牛顿理论用到了速度大于光速的情况下得出的，所以，牛顿力学的拉普拉斯黑洞是错误的。我们已经知道，拉普拉斯黑洞和史瓦西黑洞是相同的，所以广义相对论的史瓦西黑洞也是错误的。
　　黑洞
　　（2）黑洞如果存在，必然违反能量守恒规律。星球的引力场具有能量，他可以把远处的物体吸引到星球表面，但是，任一星球的引力场都不具有使物体下落到星球表面时的速度大于等于光速，因此，任一星球的逃逸速度一定要小于光速，也就是没有星球可以对光粒子进行约束，也就不存在黑洞。
　　（3）物理学不接受无穷大，黑洞的存在将违反热力学第二定律。爱因斯坦的广义相对论并不是真实的物理理论，而是一种理想化、数学化的理论。广义相对论之所以出现奇点（物理上把一个存在又不存在的点称为奇点。奇点没有大小，无限大或无限小）是因为广义相对论的场方程推导过程中使用了牛顿极限。
　　黑洞存在是目前的主流观点，文章开头提到的人类首次观察到黑洞所使用的方法最终的依据还是史瓦西黑洞理论。黑洞是看不到的，人们所说的实验观测方法是一种间接的方法，主要是根据恒星演化理论，最终仍是史瓦西黑洞理论。
　　详细资料见蔡立的《相对论探疑》《相对论之争与黑洞不存在的理由》