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笔者曾经写过一篇文章《超大黑洞密度低,可以浮在空气里!》,说明黑洞质量越大,其史瓦西半径越大,而其视界内的物质密度就越低。只要黑洞的质量大于3.77亿倍太阳的质量,它的密度甚至可以小于空气的密度!据此,有一种观点认为,甚至我们的宇宙都是一个黑洞,整个宇宙处于一个巨大黑洞的视界范围内。如果宇宙真是一个黑洞,依据现有数据和公式,我们可以计算出宇宙的质量及史瓦西半径,如果这两个数据和现在的估算吻合,那么就有相当大的把握确定我们的宇宙真是一个黑洞了。
那么如何计算宇宙黑洞的质量和史瓦西半径呢?
由于已经相当地测定了宇宙微波背景辐射,科学家们推知宇宙基本上是平直的,因此它的密度大致应等于临界密度,而宇宙的临界密度计算出来的数值大约是10^-26千克/立方米,相当于每立方米只有5.9个质子(数据来自NASA,原文:This is equivalent to a mass density of 9.9 x 10-30 g/cm3, which is equivalent to only 5.9 protons per cubic meter. )。根据黑洞密度的计算公式P=7.335×10^79/M^2,我们可以算出宇宙的总质量是8.56×10^52千克,这和澳大利亚物理学家保罗·戴维斯估计的至少大于10^53千克非常接近!(可参考本人另一篇文章:《宇宙五个不常见但你很可能感兴趣的“真正的”天文数字》)
那么如果宇宙是一个黑洞,它的史瓦西半径应该是多少呢?
把算出的宇宙质量8.56×10^52千克代入史瓦西半径计算公式R=2GM/C^2,其中G为万有引力常数,C为光速,可以计算出宇宙半径是12.695×10^25米,换算成光年为134亿光年,和宇宙年龄137亿年吻合得相当好。不好的就是,137亿年是宇宙的年龄,而不是半径或直径,是指从大爆炸到现在已经有137亿年的历史了。不过科普和科技书籍中常用来估计宇宙大小的距离称为哈勃距离,可理解为四维时空的曲率半径,是哈勃常数的倒数乘以光速,其数值约为138亿光年,这个数值倒是非常地吻合!
由此可见,我们的宇宙确有可能是一个黑洞,科学家们经常苦于黑洞视界的限制,而无法研究黑洞内部,宇宙现在这模样是不是可以有一些启发呢?
笔者试着推测一下:
1、根本就没有大爆炸,我们的宇宙本来就是一个黑洞,不断有物质从视界外落入我们的宇宙中,视界的面积不断扩大,看起来就像是宇宙在膨胀;
2、根本就没有所谓的奇点,如果说有的话,那也是黑洞刚形成的时候时空中那个点,随着视界面积增大和时间的流逝,不管是从时间上还是空间上,这个点都离我们越来越远,所以看起来就像是时空无限弯曲的一个奇点;(徐德文原创,转载请注明)
3、另一个可能性,这个奇点其实就是物质落入的地方,我们的宇宙通过它不断从视界外吸进新的物质,组成新的星系和恒星,所以从哈勃望远镜看过去,就像是“早期宇宙”形成时期的星云和星系;
4、既然没有大爆炸,说明没有所谓可观测宇宙的“视界”,从宇宙中任何地方看这个奇点,它都在134亿光年远的地方,宇宙目前就是这么大,没有我们观察不到的区域;
5、我们宇宙中的黑洞,其内部结构和整个宇宙黑洞情况很相似,因为没有奇性意义上的“奇点”,落入的物质好好保存在视界内,永远不会到达“奇点”;
6、宇宙既然是个黑洞,那么视界外必然有其它物质,物质的信息落入黑洞并没有丢失,只是被挡在视界内,也就是说落入黑洞的宇航员并不会死,只是进入了任何信息都无法发出的时空,也许黑洞真是联系其它世界的入口。
7、宇宙是自洽自足的,通过黑洞不断循环和交换物质,也许现在落入各大星系中心黑洞的物质,正从我们大宇宙黑洞“视界”外面重新进入我们的宇宙,形成新的星系和恒星,整个宇宙仍然是质能守恒的。