科学|黑洞身份再遭怀疑，爱因斯坦暗示另一种可能：它也可能是玻色子星
_本文原题：黑洞身份再遭怀疑 ， 爱因斯坦暗示另一种可能：它也可能是玻色子星
1915年 ， 爱因斯坦提出了他的广义相对论 ， 轰动了世界 。 很快 ， 德国天体物理学家史瓦西就根据广义相对论 ， 推测出了一种极为诡异的天体——黑洞 。
黑洞可以吞噬所有的光 ， 因此不可能被我们直接观测到 。 所以很长一段时间里 ， 人们都在质疑黑洞的真实性 。 直到越来越多的天文发现被公布 ， 黑洞也逐渐获得了全世界的认可 。 2019年 ， 全世界科学家还联手拍摄了历史上第一张黑洞（吸积盘）的照片 ， 主角就是M87星系中心的超大质量黑洞 。
可是 ， 直到现在 ， 还有人在对此有所怀疑 。 来自荷兰拉德堡大学和德国歌德大学的天体物理学家Hector Olivares就发出了一个疑问：我们怎么就能确定M87*是一个黑洞呢？
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他不仅提出了怀疑 ， 甚至给出了自己的推测 。 他认为 ， 尽管看起来证据充分 ， 但M87*仍然有一点可能是一种我们目前还从未发现过的诡异天体——玻色子星 。
所谓的玻色子星 ， 和我们目前见到过的任何天体都不同 。 不论是恒星还是行星 ， 或者其他可见天体 ， 它们都是由质子、中子或电子等微观粒子构成的 。 而玻色子星完全不同 ， 它们是由玻色子构成的 。
【科学|黑洞身份再遭怀疑，爱因斯坦暗示另一种可能：它也可能是玻色子星】那么 ， 首先我们要问一下：玻色子是什么？
根据现代物理标准模型 ， 我们见到过的所有物质和现象 ， 都是有一些最基本的粒子构成的 。 所谓的基本粒子 ， 是不可再分的最基础粒子 ， 即使是构成原子核的质子和中子都算不上基本粒子 ， 因为它们是由基本粒子夸克组成的 。
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根据传播不同的力 ， 基本粒子又被分为强子、轻子和传播子 。 而根据自旋属性 ， 它们又被分为费米子和玻色子 。 其中 ， 费米子是一些自旋为半整数的基本粒子 ， 包括夸克和轻子；玻色子则是一些自旋为整数的基本粒子 ， 包括光子、胶子 ， 也可能还有传说中的希格斯玻色子（上帝粒子） ， 它们与费米子有着明显的不同 。
如果你还记得高中课程的话 ， 就不会忘记量子力学中的一些最常见知识点 ， 其中一个就是泡利不相容原理 。 泡利指出：一个由费米子构成的系统中 ， 不可能容纳两个或更多相同状态的粒子 。 中学的时候 ， 我们只是用这个原理来理解原子的电子轨道排布 ， 但它其实在许多方面约束着费米子的运行 。
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但是 ， 玻色子就完全不会受到泡利不相容原理的约束 ， 它们完全可以挤压在一个非常小的空间里 ， 并且看起来像是一个十分巨大的粒子或是物质波 。 这一点已经在实验室被证实了 ， 那就是玻色-爱因斯坦凝聚物 ， 亦即处于物质第五态的玻色子 。
而一颗所谓的玻色子星 ， 正是由大量玻色子挤压在狭窄空间里甚至是像奇点那样的一个点之中 ， 从而形成的一种致密天体 。 科学家指出：只要玻色子排列方式正确 ， 就有可能出现这种现象 ， 甚至可能形成超大质量黑洞那么巨大的天体 。 这种事听起来很诡异 ， 并且至今也没有人发现过所谓的玻色子星 ， 但是目前的理论并不能驳斥它的存在 。
更重要的是 ， Olivares指出：“就像黑洞一样 ， 玻色子星也是广义相对论所预言的天体 ， 而且能够成长到数百万倍太阳质量 ， 并达到极高的致密度 。 正是由于它们与超大质量黑洞有诸多相似之处 ， 才让许多作者提出 ， 那些位于星系中心的超大质量致密天体或许就是玻色子星 。 ”
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想要证明这一点 ， 关键就在于找出二者之间的相同之处和不同之处 。
玻色子星和黑洞相似之处在于 ， 玻色子不会结合成为原子核 ， 所以它们不会发出任何辐射 。 如果有玻色子星存在 ， 它们就会像黑洞一样 ， 可以吸引物质 ， 但是本身并不能被我们直接观测到 。
和黑洞不同的是 ， 玻色子星是透明的 ， 它不会吸收掉光 ， 因此也没有事件视界 。 尽管面对超强的引力 ， 光也只会出现偏折 ， 不会被吸收 。 另外 ， 对于玻色子星来说 ， 它们的周围可能会存在一个等离子的环状结构 ， 其性质和黑洞吸积盘一样同时 ， 这个等离子环也会产生一个黑暗的区域 ， 并且其范围大小受到玻色子星时空特性等方面的约束 。
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这也是Olivares本次研究的重点 ， 他带领着自己的团队 ， 利用计算机模拟了这些可能存在的等离子环 ， 并且将其与黑洞的吸积盘进行对比 。
他们的模拟结果显示：和相同质量黑洞的吸积盘相比 ， 玻色子星周围的等离子环所产生的黑暗区域要小得多 。 然后 ， 他们利用M87*的质量进行了代入 ， 发现它实际所产生的黑暗区域和理论上这么大质量黑洞的结果相同 ， 而如果它是一颗玻色子星 ， 将不会有我们观测到的这么巨大的黑暗区域 ， 最终证明了M87*的确是一颗超大质量黑洞 。
Olivares指出：未来我们可以利用这个方法对可能是黑洞的天体进行观测 ， 凭借着黑暗区域的大小 ， 来确定我们发现的到底是黑洞还是玻色子星 。 凭借着事件视界望远镜的强大观测能力 ， 这样的对比将不会太难 。
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当然 ， 玻色子星和黑洞并不矛盾 ， 即使证明有些被我们看作是黑洞的天体真的是玻色子星 ， 也不意味着黑洞并不存在 ， 反之亦然 。 而如果我们真的发现这种神秘的天体 ， 那么科学家将可以更好地理解早期宇宙的膨胀以及宇宙中的暗物质 。
实际上 ， Olivares本人也并非想要哗众取宠 ， 或者毫无理由地质疑现有理论 ， 而是出于科学所必需的严谨态度 。 在历史上 ， 已经有太多理论看似牢不可破但被一些疑问而击溃的案例了 。 因此 ， 在我们彻底证明这些致密天体是超大质量黑洞之前 ， 心存一定的怀疑是没有错的 。
人类的科学有很大一部分都是通过质疑而发生重大突破的 ， 比如伽利略对亚里士多德的质疑 ， 杨振宁和李政道对宇称守恒的质疑 。 在科学的道路上 ， 回答问题的确是一种本事 ， 但能够提出问题 ， 则更需要一些勇气 。
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