黑洞或由夸克聚變形成而“奇點定理”難以成立的證據——兼述暗物質、暗能量及正反物質“不對稱”問題張海鵬1,2，韓經緯1,3，王志湖1,2，章天道4,5（1.河北北方學院醫科中心涿鹿縣醫院放射醫學與應用物理研究所，張家口075600；2.河北北方學院醫科中心涿鹿縣醫院神經外科五病區（腦脊髓腫瘤病區），張家口075600；3.北京朝野環境科技有限公司計算物理實驗室，北京100089；4.斯坦福大學物理系，,美國加州帕羅奧多市94305；5.河北北方學院理學部，張家口075600）通訊作者：張海鵬，信箱：heapprenzcomhard@163.com；章天道，信箱：heapporn@163.com2020年，彭羅斯（RogerPenrose）因其從數學上證明的黑洞“奇點定理”獲諾氏物理獎；所謂奇點就是體積無限小、密度無限大的點，然而，量子力學已經明確：不存在比10-35米（普朗克尺度）更小的點[1]。而黑洞的密度遠比中子星的密度更大，此提示黑洞是由比中子更深層的粒子組成；基于此，筆者于2013年提出，超大質量黑洞是由攜帶三分之一電子電荷的正、負基本夸克組成的原始夸克星[1]。茲再述其證據如下：（1）2014年，著名的《自然》雜志發表的美國伯克利國家實驗室和德國普朗克射電天文學研究所研究人員對星系中心超大質量黑洞的探測研究結果:首次發現了黑洞的磁場;已觀測的76個黑洞———包括銀河系中心的超大質量黑洞———的磁場和其萬有引力場一樣強［2,3］．而中性的黑洞“奇點”是不會產生磁場的！此是黑洞由帶e/3最基本電荷的正、負最基本夸克構成［1］的有力證據［3］，而此前盡管也有夸克星的概念被提出，但認為是由“奇異夸克”組成的,其最大質量也僅限于太陽的17.9倍[4]而無法解釋超大質量黑洞及中等質量黑洞，因此須比“奇異夸克”更基本的、帶最基本電荷的正、負單夸克構型[3]。（2）以美國哈佛-施密森天體物理中心Schild為首的三人小組通過14臺望遠鏡對距地球90億光年的類星體Q0957+561進行觀測發現,這個類星體核心（被公認是超大質量黑洞）是由一個密度很大的等離子體球組成，這是表明整個黑洞模式（奇點）不正確的第一個證據（此已發表在2006年7月的AstronomicalJournal）[5]。而此“密度很大的等離子體球”——客觀上支持正負基本夸克構成的夸克星-黑洞而非“奇點”黑洞。（3）2020年芬蘭學者證明迄今發現的最大的中子星的核心由夸克組成（論文發表在《自然·物理學》雜志）[6]。此客觀上亦支持夸克星的存在。（4）超新星爆發的間接證據：納米比亞的一個專業天文臺記錄了迄今為止的伽馬射線暴(GRB)中能量最高的輻射，即10億年前大質量恒星坍塌為黑洞過程中發出的伽馬射線；可以確定GRB190829A的光譜高達3.3TeV（10的12次方電子伏特）的能量（是可見光的光子能量的一萬億倍）[7]，此已發表在著名的《科學》雜志。無獨有偶，一個國際天文學家團隊已經從70億年前超新星爆發的伽馬射線暴GRB190114C中檢測到了TeV級能量的光子[8,9],而需注意的是，如此高頻的光子能量還是70億年間宇宙空間膨脹中光子波長被拉長（頻率被降低）之后的結果！宇宙中普通能量（頻率）的伽馬射線最常見于恒星的核聚變，而上述兩個伽馬射線暴的極高頻率光子很可能是黑洞形成過程中正負夸克“聚變”（更強的電磁場勢能）時向低能級躍遷而輻射的。因此可視為黑洞由夸克聚變而成的特異性較高的間接證據。盡管我們對伽馬暴的過程與機理仍無確切的理解［10］，但夸克聚變為其提供了新的視角[3]。（5）反面證據：如果黑洞由所謂奇點組成，其形成奇點之后立即就爆炸了（類似于“宇宙大爆炸”），就不會存在黑洞這種天體。上述的原始夸克星的負夸克為下夸克（d），正夸克為組成上夸克（u夸克的三分之二電子電荷不是基本夸克）的上單夸克（上夸克“裂變”而成），這兩種單夸克（最基本的夸克）按照金剛石的正四面體“空間點陣”聚變、聯結成原始夸克星[1,3]（如果說中子星是一個超大的“原子核”的話，原始夸克星則是超巨的“中子”）；筆者2013年預言的宇宙誕生之初原始夸克星形成過程中產生的宇宙背景輻射（如今變成可見光附近的波段）[1]，于2014年被美國學者發現的超出理論4倍的紫外輻射所支持[11]。當然，恒星級黑洞也可能由中子的下夸克與上夸克直接聚變而成；未來應通過分析雙中子星合成恒星級黑洞過程中可能伴隨引力波發出的超高頻光子進一步證實或證否。2021年上半年發現的銀河系的近千TeV的超高頻光子[12]是否與夸克聚變、夸克星-黑洞形成有關亦值得進一步研究。什么是黑洞？黑洞就是這個天體的實體半徑小于該天體的史瓦西（Schwarzschild）半徑，如此則即使是光速的光子也不能逃逸出史瓦西半徑，此即黑洞之“黑”。而前述的原始夸克星的密度大于中子這個粒子本身的密度，中子（球）的半徑是0.8×10-15米，中子的質量是10-27千克。按照史瓦西半徑Rs=2GM/c2（萬有引力常數乘以天體質量乘以二再除以光速的平方）計算質量為3.8倍太陽（目前發現的最小的黑洞[1]）以上的夸克星，后者的史瓦西半徑顯然大于其實際半徑，因此，以夸克星可以很好地解釋黑洞之“黑”，而不需要什么“奇點”黑洞。2.關于暗物質已知每一個大星系中心都有一個超大質量黑洞，結合太陽系中心的太陽質量占太陽系質量的99%以上推測，原始夸克星-黑洞很可能是宇宙暗物質的主要形態[1,11]，而現已發現，小星系包括最小之星系的中心同樣存在超大質量黑洞[13,14]，此無疑進一步支持夸克星-黑洞是宇宙暗物質的主要形態；而近年國內學者的“包含暗物質的強子夸克混合星[15]”研究客觀上亦為此提供了進一步的理論物理基礎。最新文獻認為，銀河系除其中心的超大質量黑洞外，尚存在至少上億顆恒星級黑洞[16]；而前些年的銀河系暗物質觀測結果則不支持暗物質由冷暗物質或熱暗物質構成[17]，而組成原始夸克星-黑洞的正、負基本夸克恰恰既非冷暗物質粒子、亦非熱暗物質……3.關于暗能量近年eBOSS合作組通過觀測紅移0.8到2.2之間的類星體空間分布,發現了顯著的重子聲波振蕩信號，宇宙大尺度星系巡天在6.5個標準差水平上證實了暗能量的存在.這是繼超新星、宇宙微波背景輻射觀測之后證明暗能量存在的新證據[18]。2012年，筆者根據陰陽“四象”的對稱原則，以每一個基本粒子（包括暗物質粒子）在真空中激發三個虛粒子來解釋暗能量（因當時的數據顯示明、暗物質的總和約等于暗能量的三分之一）[19]；此后，西方學者也提出類似觀點：暗能量為“空穴”對[21]。我們認為，虛粒子“空穴”對互為反粒子而“湮滅”為2個虛光子作為暗能量的主要形態（因此暗能量是能量而非物質）。暗能量可能是真正的“真空零點能”。4.關于宇宙正反物質“不對稱”著名理論物理學家、前蘇聯氫彈之父薩哈羅夫1967年提出的宇宙正、反物質為什么“不對稱”，成為現代物理學最大的謎團之一（粒子物理標準模型不能解釋）[22,23,24]。2020年，我們提出帶正電的上夸克、正電子是正物質粒子，而帶負電的下夸克和電子是反物質粒子（當然，“正物質”、“反物質”是相對而言的[19]）[25]，這樣，則夸克星-黑洞（暗物質）是正反物質對稱的；可見物質的絕大部分是正反物質對稱的（質子、中子均是正反物質粒子的混合），而唯一的正、反中微子不對稱，或可從弱相互作用CP不守恒（解釋1019分之一的宇宙正反物質不對稱[19]）得到解釋。總之，宇宙正反物質“不對稱”的問題——不一定存在。至于宇宙物質為什么選擇電子、上夸克、下夸克而不是選擇它們的反粒子（非“反物質”）？此可從粲介子和其反粒子相互轉化的嚴重不平衡[26]中獲得解釋。2021年上半年美國費米實驗室發現的μ子（電子的第二代，屬“輕子”）的反常磁矩[27]是否提示其內部有類似夸克的結構[1]？——值得探討。感謝中國科技大學物理學院謝彥波教授、干政教授、莊禮賢教授、中國科學院大學吳寶俊博士、清華大學陳旭教授與河北科技大學張丹參教授提出寶貴意見。參考文獻[1]張海鵬.暗星(“黑洞”)-夸克星可能是暗物質的主要形態———兼及宇宙學對粒子物理的啟示[J].黑龍江科技信息,2013,(2):41-45.［2］常麗君．研究表明黑洞磁場強度相當于自身萬有引力［N］．科技日報，2014-06-09．[3]張海鵬,張力,孟慶義,等.再論暗物質、暗能量、引力波-中微子及力的統一問題[J].中州大學學報,2014,31(5):111-115.［4］劉發興，劉頌豪．夸克簡并壓可以阻止小質量黑洞的無限坍縮［J］．廣州工業大學學報，2003，20(1):20-22．[5]許槑.你相信有黑洞嗎——從理論探討和個別觀測事例質疑黑洞的存在[J].物理通報,2007,(10)：1-3.[6]澎湃新聞.中子星內部夸克物質或被證實，將對物理學研究產生深遠影響[W]./a/399614313_260616?spm=smpc.home.cul-news.1.1591245970320MH35o3H&_f=index_culnews_0[7]青絲.70億年前的強光今年才到地球，最強超新星爆發被發現，能量太強了[W]./9d1eb8e28e43e5199?djsource=XsgsZg&hsid=5886887eb7cdda55&refer_scene=0&scene=1&uid=ec6c4835dba58a53bff86052dfe09e3e&nsid=6cd2c5d6-6d2d-4012-9f3a-18fc42846cc8&tj_url=9d1eb8e28e43e5199&sign=360_36e79513[8]量子認知.天文學家從伽瑪射線暴GRB190114C中檢測到成太的電子伏特的發射[W].2020-06-23./s?id=1670219286546240241&wfr=spider&for=pc[9]編輯.天文學家記錄迄今為止伽馬射線暴中能量最高的輻射和最長的“余輝”[W].2021-06-05./articles/science/1136927.htm［10］張雙南.高能天體物理學研究與發展［J］．中國科學院院刊，2012，27(1):67-73．[11]張海鵬，韓經緯，張丹參，等.關于宇宙暗物質主要形態之黑洞-夸克星的新證據分析[J].山西師范大學學報（自然科學版），2015,29(2):49-54.[12]趙泠.天鵝座萬年前發出的訊息被捕獲，在銀河系發現大量超高能宇宙加速器和最高能量光子，這一發現有何重大意義？[W].2021-05-17.知乎./question/459873347/answer/1890695280[13]于紫月.3000萬光年外，一個小星系中發現超大黑洞[N].科技日報，2019-06-27.004版.[14]盛利.600余個星系界“怪咖”現身身世或與大質量星系并合有關[W].2020-09-21./2020-09/21/content_34205534.htm[15]立立，特木爾巴根，白嘎啦，等.包含暗物質的強子夸克混合星[J].原子核物理評論，2018,35（4）:561-565.[16]王松,劉繼峰,張昊彤,等.恒星級黑洞的搜尋與研究進展[J].科學通報,2021,66（11）:1307-1314.[17]高亮.暗物質粒子屬性和宇宙結構形成[J].物理，2015,44（10）：639-644.[18]趙公博.暗能量和加速膨脹的宇宙[J].科學通報,2018,63:2422–2428.[19]張海鵬.試論左旋中微子與引力子的關聯及其應用［J］.科技視界,2012,(31):32-35.[20]張海鵬.關于《試論左旋中微子與引力子的關聯及其應用》等2篇作者問題的聲明[J].科學與財富,2015,7(10下):215.[21]編輯.暗能量之謎[J].中國總會計師,2015,(5):158.[22]俞允強.宇宙中的反物質疑難—20世紀未決物理問題之十一[J].物理通報,2000,(1):3-6.[23]吳岳良.量子宇宙物理前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