黃志洵

(中國傳媒大學信息工程學院，北京100024)

1 引言

2020年10月6日瑞典皇家科學院宣布，今年的Nobel物理學獎的一半授予英國人Roger Penrose，因為他“發(fā)現(xiàn)廣義相對論(GR)有力地預測了黑洞的形成”。另一半授予德國人Reinhard Genzel和美國人Andrea Ghez(女)，因為他們“發(fā)現(xiàn)銀河系中心的一個超大質(zhì)量致密物體”。值得注意的是，Penrose獲獎主要是由于理論工作——1965年使用數(shù)學模型證明黑洞可以形成；而另二人獲獎雖然有媒體說是因為“發(fā)現(xiàn)一個超大質(zhì)量黑洞”，但瑞典皇家科學院并未這么講。另有媒體解釋說，這兩位科學家在上世紀90年代對銀河系中央名為人馬座A*的區(qū)域展開研究，用世界上最大的望遠鏡發(fā)現(xiàn)一個質(zhì)量極大(太陽的4×106倍)的不可見物體牽引周圍的恒星，使我們的星系產(chǎn)生了獨具特色的螺旋?！虼?，這年的Nobel物理獎是授予關于黑洞的理論工作和實驗研究，但并未明確地獎勵黑洞的實驗發(fā)現(xiàn)。

必須指出，國際上對主流理論物理界的研究路線，以及與此相應的獎勵刺激，是有不同看法的。這條路線充斥著：大爆炸宇宙學與暴漲理論，暗能量與暗物質(zhì)，多維空間與多宇宙(平行宇宙)，引力波與黑洞等等。有越來越多的人對理論物理學中過份夸大數(shù)學的作用、以數(shù)學代替物理表示不滿?！趪鴥?nèi)，當2020年Nobel物理獎公布后，也有反對意見；例如河南鄭州的一位教授在電子郵件中說：“今年的物理諾獎公布了，仍然是贊揚黑洞的。但至今沒有人真正看見過黑洞，所有的黑洞都是來自引力理論的推猜。他們咬定黑洞一定存在，根本不去懷疑用以分析數(shù)據(jù)的理論是否存在某些缺失，用一個有缺陷的理論得出荒謬的結論。你以前寫過一篇關于霍金認錯的文章[1]，隱約告訴人們黑洞是不存在的，我認為這篇文章內(nèi)容是好的，但旗幟不太鮮明。是否能修改一下，以《黑洞存在嗎》為題目寫一篇批駁文章，給某些人醒醒腦?！?/p>

另外，北京的一位教授(專業(yè)是天體物理)也向筆者指出，今年的諾獎授予是無視眾多反對聲音的作法，而現(xiàn)在的理論物理是處在錯誤潮流之中。他們那一套已經(jīng)定型，盡管荒謬。例如大爆炸宇宙學說137億年前由奇點炸出一個宇宙，這與上帝創(chuàng)世說無異。……

本文是在朋友們推動下寫成的。為了敘述上的方便，我們將黑洞物理學(Physics of Black Holes)簡寫為PBH。

2 黑洞理論的早期發(fā)展

首先指出，所謂黑洞是擺弄數(shù)學公式和數(shù)學概念的結果，迄今并沒有找到它。正如S.Hawking[2]在1996年所說：“黑洞是在沒有任何觀測證據(jù)證明其理論正確性時，作為數(shù)學模型大加發(fā)展；但你怎能相信一個其依據(jù)只是基于令人懷疑的GR的計算對象呢？”……盡管如此，我們還是耐心地說明，這個黑洞理論是如何產(chǎn)生、如何發(fā)展起來的。

——1783年英國人John Mitchell在《皇家學會哲學學報》上發(fā)表一篇文章，說宇宙中可能存在一種暗星(dark star或black star)，是地球人看不見的。根據(jù)光的“微粒說”，把光看成大量粒子的集合；在星體具有超強引力的情況下，光將被拉回而不再前進。這樣的恒星具有超大質(zhì)量，可能有很多……。顯然，如把光看成波動，就說不通了；當時的Newton力學可以使Michell假說成立，它與“逃逸速度”相對應，這是可以用萬有引力定律計算的。

——1796年法國數(shù)學家Pierre Laplace[3]在其著作《宇宙系統(tǒng)》中提出了與Mitchell類似的說法，也是根據(jù)Newton引力理論推算，認為存在一種暗天體。計算表明，一個直徑比太陽大250倍而密度與地球相似的恒星，其引力將使光線不能傳播出去，觀測者將看不到它。但是，該書的第3版中有關論述被刪除，其原因不太清楚。

——1915年A.Einstein[4]提出GR理論，其中包含有Einstein引力場方程，即EGFE，其形式為

(1)

Tμυ是物質(zhì)的動量能量張量，gμυ是度規(guī)張量，κ是相對論引力常數(shù)。

——1916年，K.Schwarzschild[5，6]在同一刊物上發(fā)表論文，對EGFE給出一個簡單情況下的特解。他假定：①星體為球狀；②星體無旋轉；③星體具有均勻質(zhì)量；④引力場是靜態(tài)的。所以，雖然我們說EGFE非常復雜實際上無法求解，但是早期卻搞出了一個近似的(簡化條件下的)解析解：

(2)

式中r是致密星體半徑，M是質(zhì)量，G是萬有引力常數(shù)，θ、φ為球坐標相應的角度，t是時間。

這個解被后人認為代表了一個球形黑洞。如恒星質(zhì)量高度集中于一個非常小的范圍，恒星表面引力場就可能強大到連光都不能逃逸。……很久以來，包括Einstein在內(nèi)的許多科學家都對這種極端情形存在表示懷疑。但后來出現(xiàn)的“恒星末期壽命結束時(由于核燃料已耗盡)就會坍縮為球形黑洞”的理論活躍一時。事件視界(event horizon)的半徑由下式計算：

(3)

式中c是光速，M是黑洞質(zhì)量。在作歸一化表述時，也可寫作rs=2GM。

——1922年Einstein[7]在演講GR理論時提到Schwarzschild解，但其討論是為了驗證由EGFE可否得到與經(jīng)典力學相同的行星運動計算結果；對這個解可以導出黑洞概念的事情他一字未提。Einstein的演講涉及GR在宇宙學中的運用，也談到奇點(singularities)和奇性(singular)；但對黑洞避而不談，其原因值得玩味。筆者認為，鑒于演講地點是世界聞名的美國Princeton大學，聽眾都是高學養(yǎng)的科學家，Einstein經(jīng)仔細考慮后決定不提及“由GR理論推論宇宙中存在黑洞類天體”的判斷，是由于他對PBH理論不太支持。

——1935年印度人S.Chandrasekhar[8]算出當恒星耗盡燃料后，多大的恒星可以對抗自己的引力而維持壽命。因為當恒星變小時，物質(zhì)粒子相互靠得很近；但按Pauli不相容原理，它們必須有非常不同的速度，互相散開是使星體膨脹，這種排斥力和引力的平衡使恒星尺寸不變。Chandrasekhar指出，恒星命運有一個極限參量，例如一個大約為太陽質(zhì)量1.5倍的冷恒星不能支持自身以抵抗自己的引力(這叫Chandrasekhar極限)。總之他用完全簡并的電子氣體的物態(tài)方程建立了一個白矮星模型，說白矮星的質(zhì)量上限是1.44M(M為太陽質(zhì)量)。在此值以下，恒星以白矮星作為歸宿而結束一生；在此值以上，恒星將變成中子星或黑洞。……1983年他獲Nobel物理獎，原因是“對恒星結構和演化的研究(特別是對白矮星的預言)。”

——1935年A.Eddington發(fā)表了與他的學生Chandrasekhar不同的意見，認為會有一個規(guī)律(定律)使“恒星經(jīng)過坍縮變成黑洞”這一荒謬現(xiàn)象不會發(fā)生。Einstein也有類似想法。有趣的是，過了23年后(即1958年)，著名美國物理學家J.Wheeler也持類似看法，認為形成黑洞的“坍縮”在物理學中并不合理，應當拋棄。

——1939年Einstein[9]為了說明“Schwarzschild奇點(黑洞)不存在于物理實在之中”而寫的文章分析了一種球狀結構(球狀粒子集)，其周長小于1.5倍臨界周長，則粒子速度會超光速，而根據(jù)狹義相對論(SR)是不可能的，等等。因此，他從GR理論出發(fā)的計算卻直接地反對Schwarzschild奇點?！髞沓缟蠵BH的專家不承認此文正確，盡管他們尊崇Einstein和GR。他們的解釋是，在1939年那個時期還難以認識“足夠致密的物體必然會坍縮”，而坍縮正是產(chǎn)生黑洞的可能原因。眾所周知，1955年Einstein去世；因此Einstein的一生可能都未把黑洞當真。

如果筆者的分析不錯，那就引伸出一個結論：在今后的討論中，不要把“究竟有沒有黑洞”與“GR的正確性究竟如何”二者捆綁在一起。Einstein是GR理論的發(fā)明人，Eddington是GR的堅定擁護者(正是他在1919年公布的報告[10]宣稱日食測量隊的恒星光經(jīng)過太陽表面確會發(fā)生1.75″偏折，與GR的計算一致，使Einstein于成了世界名人)；如果這兩位都不相信宇宙中真有黑洞這種東西，那么別人怎能說“只有承認黑洞存在才是承認GR正確”？

——1939年7月10日美國Berkeley加州大學教授R.Oppenheimer[11](二戰(zhàn)爆發(fā)后他成為美國研制原子彈團隊的技術負責人)投寄給《Physical Review》雜志一篇論文，是與他的學生H.Snyder合作的，證明從GR理論出發(fā)而作的分析計算表示質(zhì)量足夠大的宇宙天體會崩塌成奇異性黑洞(注：所謂奇異性黑洞是指收縮為奇點后的密度是無限大)。當年9月1日，《Phys.Rev.》發(fā)表了這個難懂的論文。Oppenheimer實際上是說黑洞是超大質(zhì)量恒星“死亡”后的結果；這是從Chandrasekhar開始，經(jīng)過Oppenheimer和Landau等人形成的思想體系：質(zhì)量大于1.4個太陽的恒星死亡時會形成黑洞，而不是別的。

該論文的預言依賴于超強引力。但其計算太過理想化：忽略自轉、激波、輻射。因此這是一個坍縮恒星的理想化模型，用數(shù)學方程描寫坍縮。恒星坍縮時表面發(fā)光的紅移越來越大，最終是無限大，就看不見恒星了，或者說它與宇宙隔開了。

——1958年至1963年間，美國物理學家J.Wheeler經(jīng)歷了對“Oppenheimer黑洞”從反對到欣賞甚至熱情贊美的變化。Wheeler也曾對美國國防做出貢獻(Oppenheimer領導了第1顆原子彈的設計研制，Wheeler參與了E.Teller領導的第1顆氫彈的設計研制)，后來回頭來研究理論物理和天體物理。Wheeler尊重比自己年長的Oppenheimer，但在1958年的一個國際學術會議上他批評說，形成黑洞的坍縮并不合理，應當拋棄；應有一種新的物理規(guī)律。Wheeler講完后Oppenheimer站起來說，在GR框架內(nèi)用坍縮過程來描述是可以的，用不著什么新定律。……但在幾年后，由于進一步的研究和計算機模擬，1963年歲末當類星體被發(fā)現(xiàn)時，Wheeler轉變了態(tài)度，在當年另一個會議上夸贊了Oppenheimer和Snyder[11]的1939年論文，推動了“Oppenheimer黑洞”的概念化?！?967年秋季，Wheeler提出了Blake Holes這個詞，以取代過去的“冷凍星”、“坍縮星”之類的詞。但正是在這一年，Oppenheimer逝世了(終年63歲)。

——1965年英國物理學家R.Penrose[12]發(fā)表題為“Gravitational Collapse and Spacetime Singularities”(引力坍縮與時空奇點)的論文，被認為是他的代表性著作。文章說，在有合理物質(zhì)源的GR經(jīng)典理論中，引力坍縮情形中的時空奇點是不可避免的。這被稱為奇點定理，它認為恒星發(fā)生劇烈坍縮時，引力大到會形成一個顯視界，結果是每個黑洞內(nèi)都有1個奇點。證明時所用數(shù)學工具為拓撲學(Topology)。在Penrose的方程里，每當坍縮產(chǎn)生奇點，同時總會產(chǎn)生包圍奇點的黑洞。因此，看來沒有不被視界包圍的“裸奇點”。

——1970年至1975年，英國的身殘志不殘的著名物理學家S.Hawking(中譯霍金)，對PBH提出了一系列革命性觀點。1970年他和Penrose一起發(fā)展了奇性定理[13]；1972年至1973年他提出了關于黑洞過程不可逆性的黑洞動力學笫二定律，也叫視界面積不減定理[14，15]；1971年至1974年他提出黑洞有輻射[16，17]，這是因為量子理論決定了黑洞表面真空漲落造成虛粒子對，負能虛粒子經(jīng)由隧道效應而進入黑洞，正能粒子穿過外引力而輻射出來。因此，遠處的觀察者有可能觀察到黑洞?！璈awking radiation理論使他成為一位明星或權威，推動黑洞研究進入一個新時期?！?018年3月Hawking病逝。

以上是PBH的早期歷史；最后談談在本世紀初期“霍金認錯”的情況。Hawking公開承認自己在30年前犯了錯誤。2014年，他先在與《Nature》雜志人員的訪談中說，雖然經(jīng)典理論認為物質(zhì)無法從黑洞中脫逃，但在量子理論中卻允許能量和信息從黑洞中出來。當年1月22日，Hawking在arXiv預印本網(wǎng)站貼出文章說，根本不存在黑洞邊界，視界線與量子理論矛盾，黑洞是沒有的。黑洞理論是自己一生中的最大錯誤(biggest blunder)?！捎贖awking是PBH的領軍人物，他的認錯引發(fā)了軒然大波。有的人考慮自己的個人利益，也由于在量子力學(QM)與相對論的矛盾中Hawking公然站到了QM一邊，Hawking的追隨者們憤怒地起來責怪他。例如美國UC - Berkeley的R.Bousso說：“Hawking的認錯令人憎恨”。

3 對“Oppenheimer黑洞”的評論

前已述及，1939年Oppenheimer和Snyder[11]論文在早期PBH理論中具有較高地位，雖然它分析時用了較多理想化條件。它實際上是GR黑洞的思想基礎，本質(zhì)上是一個描寫行星坍縮并形成黑洞的理論。在敘述時，我們也簡稱其為OS論文。它說，一個圓球狀物質(zhì)(恒星)在自身引力作用下有可能坍縮到它的引力半徑范圍之內(nèi)，而這是從GR出發(fā)所作的計算。引力半徑rs=2GM/c2，M是球的總質(zhì)量。例如，若球質(zhì)量是太陽質(zhì)量，rs=3km。當球體(恒星)坍縮到rs，其產(chǎn)生的光線(或其他粒子)均不可能射出到rs表面范圍之外?？梢?，OS論文體現(xiàn)了GR黑洞的概念。

前已述及，Chandrasekhar指出，存在某個極限值，Pauli不相容原理不能阻止質(zhì)量大于該值的恒星發(fā)生坍縮。但根據(jù)GR，該恒星會怎樣呢？Oppenheimer正是企圖解決這個問題。他的分析表明，恒星引力場改變了光的路徑；由于GR提出的引力會使光線略為偏折的效應，而恒星收縮時表面引力場增強，加大了偏折，結果是光線更難于從恒星逃逸。這種情況對應事件視界(event horizon)的概念。

中國物理學家梅曉春研究員曾經(jīng)仔細研讀OS論文并作了分析。筆者相信中國物理界很少有人會做這件事，現(xiàn)在談談他的分析。梅曉春[18]的論文題為“廣義相對論關于大質(zhì)量天體崩塌成奇異性黑洞的計算是錯誤的”，此文共有68個編了號的公式，具有理論物理界無法輕視的數(shù)學水準。文章的摘要說：“根據(jù)廣義相對論，Oppenheimer和Snyder證明，質(zhì)量足夠大時宇宙中天體將崩塌成奇異性黑洞。我們重新分析他的原始的計算，指出該計算存在以下幾個嚴重問題：①證明的前提是，假設星體的密度不隨時空坐標而變，ρ(R，τ)=ρ0是一個常數(shù)。這個前提是分步引入的，先假設密度不隨空間坐標而變，再假設不隨時間而變。但最后卻得出星體崩塌“密度無窮大”的結論，前提與結論相矛盾。②按照這種計算，星體崩塌成奇異性黑洞與星體的質(zhì)量和初始密度無關。即使星體的質(zhì)量和密度非常小，比如一小團密度均勻的稀薄的氣體，在引力的作用下也會收縮成奇點，這實際上根本不可能。③按照解引力場方程EGFE的程序，應當事先知道物質(zhì)密度對時空坐標的變化形式，然后才能求度規(guī)的形式。如果物質(zhì)密度隨時空坐標的變化方式不知道，引力場方程根本不能求解，因此他的計算在程序上就是不可能的。④按照他的計算，設R是星體在任意τ時刻的半徑，則τ隨著R的增大而增大。然而在星體的崩塌過程中，應當是半徑變得越小花費的時間越長，因此計算結果實際上不可能描述星體的收縮。物質(zhì)崩塌成奇異性黑洞的另外一種改進型的計算方法也存在上述問題，甚至引入隨意的坐標變換來簡化運動方程，結果同樣是不可信的。因此至今實際上并沒有用GR證明，質(zhì)量足夠大的星體會崩塌成密度無窮大的奇異性黑洞?！?/p>

因此，梅曉春認為Oppenheimer關于物質(zhì)崩塌成奇異性黑洞的計算是錯誤的。現(xiàn)有天體物理學中所謂的奇異性黑洞理論實際上沒有任何物理學基礎。在本文之前，他已經(jīng)發(fā)表了一系列文章，證明奇異性黑洞在自然界中不可能存在。這些文章討論的是Einstein的EGFE的靜態(tài)解，諸如物質(zhì)的空心球分布，雙球體分布和環(huán)狀分布。本文討論EGFE的動態(tài)解，進一步揭示了Einstein引力理論的局限性。

梅曉春進一步指出，當場源物質(zhì)存在運動速度時，Einstein引力場方程實際上無法求解。為了使EGFE能夠求解，物理學家不得不采用隨動坐標。這種做法實際上是人為地逃避運動速度對引力場方程的影響，不能代表真實的物理過程。其結果只能說明，在場源物質(zhì)存在運動速度情況下，Einstein引力場方程實際上是無效的。

因此現(xiàn)有宇宙學和天體物理學中所謂奇異性黑洞、白洞和蟲洞等實際上都與真實的物理世界無關。GR中出現(xiàn)的時空奇異性并不是由大質(zhì)量的高密度物質(zhì)引起的，而是由采用彎曲時空的數(shù)學描述方法引起。按照目前的天體物理學，有在類星體中心可能存在大黑洞。然而R.Schild等觀測顯示，類星體的中心有所謂的“磁場急劇收縮體”。由于存在磁場和物質(zhì)，類星體的中心根本不可能是奇異性黑洞。Schild等人觀測結果與本文的計算和分析是一致的，宇宙空間不可能有GR黑洞。

4 黑洞至今尚未被觀測到

物理學的發(fā)展是以實驗事實為基礎建立起理論和定律，再用進一步的實驗來證實或證偽；用大量工作和反復印證，才能建立起可信的理論。用這樣的標準來檢查PBH，可以看出該理論體系是有問題的，并非用數(shù)學分析就能改善。根本的問題在于，迄今為止黑洞并沒有真正被觀測到。PBH理論賦與黑洞的特性是沒有光也沒有任何形式的輻射，如此定義出來的東西根本是不能觀測的。

根據(jù)分析和猜測，早期認為天鵝座X-1天體可能是黑洞，這是考慮它有特殊的輻射特征，而且其質(zhì)量是太陽的5.5倍。但這只是猜測?！硗?，橢圓星系M87的核心可能有黑洞，也是從輻射和質(zhì)量兩方面作估計。諸如此類，沒有真正的證據(jù)，再多(數(shù)十個)候選者也沒有用。

2019年出現(xiàn)了“已對黑洞拍照”之說，我們來看此事能否作為黑洞被探測到的證據(jù)。其實，一方面說“即使光線也不能從黑洞逃脫”，另一方面又說“已給黑洞拍了照片”，這兩種說法本身就有矛盾。2019年4月10日國外的電訊說，一個國際團隊在全球6個地點同時召開記者會，宣布“獲得了首張黑洞照片”(其實是輪廓)。又說廣義相對論得到印證，而且吹噓這是Nobel級成果。據(jù)說，“首次向人類展示真容”的黑洞位于室女座超巨橢圓星系M87(Messier 87)中心，距離地球大約5500萬光年。從照片上看這是一個中心為黑色的明亮環(huán)狀結構，黑色部分是黑洞投下的“陰影”，明亮部分是繞黑洞高速旋轉的吸積盤(accretion disk)。媒體的報道又說，黑洞并不是一個empty space(空蕩蕩的空間)，而是a great amount of matter packed into a very small area(大量物質(zhì)堆積在一個極小的區(qū)域)，所以是supermassive(超大質(zhì)量)的。這次觀測到的所謂黑洞質(zhì)量是太陽的65億倍。

筆者曾與王令雋教授討論所謂“黑洞照片”問題，對此他回答說：

“我們怎么正確地認識這張公布了的EHT黑洞照片？其實這是一張?zhí)祗w照片，和廣義相對論毫無關系，也根本不能作為證實GR的直接證據(jù)。要和廣義相對論扯上關系，必須證明這張照片上的東西具有GR黑洞的兩個本質(zhì)特征：①在認定的所謂“黑洞”邊界(Event Horizon)上時空度規(guī)無限大發(fā)散；②在這個邊界以內(nèi)時間與空間反轉。如果不能證明這兩點，那就根本不能說這張照片就是GR黑洞。這張照片是地球上8個射電天文臺的亞毫米波觀測數(shù)據(jù)由電腦合成的照片，信號不在可見光頻段，所以所有的彩色都不是直接觀測的，而是根據(jù)數(shù)學模型模擬計算出來的。我不排除宇宙間有非常大的黑色星云或者黑色星體存在的可能性。但是，這些和GR黑洞毫無關系，除非你能證明所觀察到的天體具有邊界上的無窮大發(fā)散和內(nèi)部的時空反轉。

黑洞權威Hawking晚年否定黑洞的存在，認為黑洞研究是他一生鑄成的大錯。但也不能阻擋后人繼續(xù)進行黑洞的研究項目，因為黑洞研究已然成為了一個國際性的產(chǎn)業(yè)。任何一個產(chǎn)業(yè)都有自我肯定和力求生存的本能。所以，黑洞研究和大爆炸理論研究還會在學術界存在相當長的時期?！?/p>

因此，他否認黑洞存在，指的是宇宙中不存在符合GR定義的黑洞。但這里有一個問題：既然EHT實驗團隊有理論團隊為實驗提供理論準備，難道他們沒有證明所觀察的天體具有廣義相對論黑洞的本質(zhì)特性？王先生認為絕對沒有；因為實際上沒有任何人能證明一個邊界上度規(guī)無窮大發(fā)散而邊界內(nèi)時空反轉的天體的存在。

走筆至此，想起一個笑話：“你向黑洞里丟進一個鐘，它會變成一把尺；你如丟進去一把尺，它將變成一個鐘”；由此看出“GR奇異性黑洞”在概念上的荒謬。

總之，黑洞的存在至今仍缺少可靠的證明。2020年10月21日外國媒體又提供了另一例證，說是“距地球最近的黑洞”被降級?！敖导墶币辉~是委婉的說法——多國科學家得出結論，是兩顆恒星的軌道稍為異常。這不是什么“降級”，而是天文界對錯誤的糾正。每當出現(xiàn)難以解釋的天文現(xiàn)象時就說“發(fā)現(xiàn)了黑洞”，這個習慣也該改改了。

5 討論

就以上內(nèi)容，我們再作討論，以便從概念上補充應有的認識：

①Einstein引力場方程(EGFE)具有非常復雜的特性，實際上不可求解。百年前Schwarzschild找到了一個最簡單的邊界條件下的解，也就是球對稱質(zhì)量的靜態(tài)引力場。對于最基本的Schwarzschild黑洞，rs是解的奇點，在這個半徑以內(nèi)的物體，即使速度等于光速也沒有足夠的能量克服引力而飛出，即使光子也不能飛出這個區(qū)域，所以把這個區(qū)域叫“黑洞”。在黑洞邊界，時空度規(guī)無限大發(fā)散；此即黑洞的奇點問題。另一問題是，當r

那么，該怎么看Einstein本人對黑洞的反對？為什么他認為在物理實在中沒有Schwarzschild奇點？王令雋認為，Einstein持這種態(tài)度是因為黑洞邊界上的無限大發(fā)散(以及黑洞內(nèi)的時空反轉)都是悖論，承認黑洞存在就會毀掉整個GR理論。

②OS論文構建了一個理想化坍縮恒星的模型。而且，它還關系到對奇點的看法。理論物理學家往往深愛奇點，這東西好像什么都沒有，又好像包含了無比眾多的可能性。據(jù)說Wheeler希望能迫近地研究奇點，但OS使這個夢想破滅，因為坍縮恒星周圍形成的視界把奇點包在中間，因而從視界外面無法探索奇點。于是后來又出現(xiàn)了“有沒有裸奇點”的討論，參加討論(甚至打賭)的有K.Thorne，R.Penrose，以及Hawking(前兩位均已在不同年份收獲Nobel物理獎，只有Hawking除外)。

黑洞是由理論物理學家在奇點理論的基礎上搞出來的怪物。奇點，又是奇點，這東西產(chǎn)生了大爆炸宇宙學(這與神學家宣傳的“上帝創(chuàng)世論”無異)；后來又孕育了PBH，也充滿星象學的味道。這條研究路線的實行不斷受到Nobel物理獎評委會的鼓勵——2017年獎勵所謂“黑洞互撞產(chǎn)生的引力波”研究；2019年獎勵與大爆炸宇宙學研究直接相關的項目；2020年獎勵PBH的“理論大家”?！钦垎枺汉诙醋鳛橐环N宇宙天體的存在真的證實了嗎，證據(jù)是什么？評委會這種搞法要把物理學引向何處？“奇點黑洞”這東西連GR創(chuàng)始人Einstein都不支持；長期搞PBH的Hawking都宣布自己犯了錯誤。為什么還不醒悟？

總之，對奇點的重視超過了合理的程度。為了描述西方理論物理界的狀況，筆者提出一個詞——“奇點物理”(Singularity’s Physics)；似乎只要抓住奇點不放就有可能獲大獎。把一個本來的數(shù)學概念演化為具有重大物理意義的客觀實在，強使公眾接受，這充分證明西方理論物理學是走在錯誤的道路上。

③Stephen Hawking確實是一位偉人。雖然他受相對論影響很深，但他更愿意從量子理論中尋找歸宿。他于2018年3月14日去世，據(jù)說他長眠在Issac Newton墓旁邊。西方主流物理界現(xiàn)在不提及Hawking，但他的作用和影響仍然存在。他對物理學作出的最大貢獻是提出“霍金輻射”概念，即認為黑洞實際上并不黑，而是會隨時間推移散發(fā)出少量輻射。這一結果極為重要，因為它表明黑洞一旦停止“生長”，將會因能量損失而開始非常緩慢地收縮。由此出發(fā)，筆者認為“霍金認錯”實際上暴露出相對論與量子理論之間的巨大矛盾。據(jù)報道，已有美國天體物理學家提出這個問題——GR與量子力學如何契合？量子引力仍是物理學中最重要的未解之謎之一。

6 結束語

長期以來，中國科學界習慣于緊跟西方，沒有認識到在他們那里已是混亂不堪。說西方的理論物理學走入了死胡同[19，20]，這個判斷是正確的。所謂數(shù)學形式主義，是指以數(shù)學代替物理，把數(shù)學復雜性當作物理上的正確性；GR理論對此現(xiàn)象有很大的責任。一些人用“GR正確”論證“黑洞一定存在”，同時又用“黑洞存在”證明“GR正確”；這種邏輯循環(huán)在講求實證的自然科學研究中是不能允許的。因此，Hawking的勇氣和人格力量令人欽佩，謹以此文作為對Stephan Hawking的致敬和紀念！

致謝：筆者感謝王令雋教授、梅曉春研究員的啟發(fā)，感謝曹盛林、楊建亮教授的鼓勵。還要感謝2位女士(呂曉丹、王雨)的支持。