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【天文类】

问：黑洞到底是个“洞”还是“球”？

答：其实并不冲突，你可以这么去想：它外观看起来是个球，但从空间性质来说是个洞。打个比方：就像你在纸上画了个圆然后剪掉，从平面来看它就是一个圆，但实际上它确实又是一个洞。

问：最近这个北冕座T星今年要爆发的事，很多人问是不是真的？

答：是真的。可天文上的事不是误差都很大吗？像之前的参宿四总说要爆了要爆了，结果人家是以万年为单位来预测的。那这次咋就这么精确呢？

其实这次的爆发并不是超新星爆发，而是新星爆发。区别就是：超新星爆发就像贝吉塔自爆，而新星爆发只是变身超级赛亚人。

这个北冕座T其实是颗双星，一个白矮星和一个红巨星。白矮星非常致密，红巨星非常松散，所以白矮星就会从红巨星身上吸取物质。每当白矮星吃多了它就会吐一次，吐完了又接着吃，吃多了又吐，如此反复。对北冕座T来说，差不多每80年左右就会来一次，再结合最近两年的观测数据，于是科学家预测它可能会在今年3月~9月之间爆发。

平时这颗星的光亮主要来源于红巨星，非常暗淡，肉眼几乎看不到。当爆发时白矮星会释放大量能量，这颗星的亮度会暴增。说是暴增，其实肉眼看没多大差别，顶多也就和北极星差不多，仍然非常暗。

问：对于10亿光年外的恒星，我们看到它的样子到底是10亿年前的还是现在的？就比如刚才说的北冕座T，它距离我们两千多光年，那岂不是说它两千多年前就爆了？

答：没错，这取决于你怎么定义“现在”。如果从这颗恒星本身来说，我们看到的确实是“它的过去”；但如果从我们的角度来说，由于这个事件刚进入我们的光锥，所以它是“我们的现在”。

问：不是说“光速恒定”吗，为什么说太阳产生的光从内部到达表面需要十几万年？

答：确实有这个说法，但这个和光速没关系，而是光的路线拐弯了。因为恒星内部物质非常稠密，核心部位产生的光子会和各种粒子发生碰撞，甚至一些粒子还会把光子吸收进去再发射出来。这就像学生回家晚不是因为他走得慢，而是逛小卖铺甚至是去同学家玩了。

问：黑洞吸积盘不是很热很亮吗，那黑洞是不是也有宜居带？

答：理论上确实可以有。但是吸积盘的辐射相对于恒星有点过于强了。就算你退到一个温度合适的地方，高能辐射依然会很强。另外，吸积盘这东西通常不稳定，辐射变化很频繁，这就导致它可能没有一个稳定的宜居带。

问：因为氢是构成恒星的最主要元素，随着恒星的核聚变，未来宇宙中的氢元素会不会有消耗完的那一天？

答：在不考虑无限长时间的情况下（不然这个问题就没意义了），就目前来说，宇宙中氢元素的占比仍然很高，恒星内部的氢只占很小一部分，在未来相当长的一段时间里恒星仍然会不断形成。其实恒星对氢的消耗远没有大家想象的那么大，尤其是在宇宙尺度下，通过恒星核聚变消耗的氢几乎可以忽略。总之，就算氢真有被消耗完的一天，那也是个无法想象的时间跨度。

问：引力透镜可以让光线弯曲，那银河系发出的光有没有可能被弯曲到让我们自己看到？也就是在宇宙中看到我们银河系自己？

答：早年天文学家还确实有过类似的想法，不过当时是这么想的：如果宇宙是四维的球，光没准会转一圈回到原地。假如真是这样的话，我们或许能发现两个一模一样的星系。结果是除了引力透镜产生的像外，我们并没有发现两个一模一样的星系。

那通过引力透镜把光掰弯的方式可行吗？首先，这个光它不是激光，它是向四面八方扩散的，随着距离的增加衰减非常快，当半径达到一定程度后在一个小角度内就没剩多少光子了。其次，这个引力要恰到好处，不能只是偏折一下，也不能像黑洞一样整成个光子环，必须要刚刚好偏转180度，不多不少，这几乎不太可能。

问：不是说宇宙正在加速膨胀吗？请问现在宇宙膨胀的加速度是多少？

答：第一期问答里说过，宇宙膨胀的速度并不是平时说的运动速度，它是一种尺度因子的变化率，只是平时可以用星系的退行速度来表示，也就是哈勃常数。根据2013年普朗克卫星的数据，目前这个值是67.8 km/s/Mpc。换算下来就是：距离每增加300万光年（或者说每过300万年），星系远离我们的速度就要增加67.8 km/s。

问：暗物质只有引力没有电磁力，那它肯定很容易就“重叠”在一起，这样的话它应该更容易聚集成天体，可为啥没有暗物质星球甚至是暗物质黑洞呢？

答：虽然没有电磁力所以没有斥力，但是这也会导致物质间缺少粘滞性。也就是物质虽然会“重叠”，但它们停不下来，会直接穿过对方。之后随着普通重子物质的加入，再加上冷暗物质本身又运动缓慢，所以最终它们只会在星系外围成晕状聚集。而像暗物质黑洞这种东西，在宇宙早期密度非常大的时候还有可能，但现阶段随着宇宙膨胀，暗物质已经很稀疏了，基本没可能再自发聚集成高密度天体。

【宇宙类】

问：上次用“球体的二维表面”来说明“宇宙没有中心”该如何理解。那是不是说我们朝着宇宙的某个方向一直走一直走，最终肯定会回到原点呢？

答：“球体的二维表面”这个例子主要是为了说明“无界”的概念，没有边界自然没有中心。至于能不能回到原点，在不考虑可行性的情况下，这个取决于宇宙是有限还是无限。上回说了，有限无限现在暂无定论，所以“理论上能不能回到原点”这个问题严格来说没有确切答案。

问：对于可观测宇宙边缘星球上的生命，它们眼中的宇宙是什么样？它们也位于它们的可观测宇宙的中心吗？

答：是的，宇宙处处是中心，对于任何观测者来说，它在哪哪就是它的可观测宇宙的中心。基于宇宙学的各向同性原理，它们眼中的宇宙和我们眼中的虽然细节不同，但大体上差不多。它们同样看不到我们，而且也永远看不到我们。因为我们所在的地方就是它们的可观测宇宙的边缘，而这个距离上银河系相对于它们的退行速度早已超过光速。这意味着，地球自打诞生之日起，就注定永远无法进入它们的光锥。

问：宇宙会重新坍缩成奇点吗？宇宙会不会是循环的？

答：首先，任何关于宇宙结局的说法都是猜想。“大坍缩”假说在上个世纪确实比较流行，但是当1998年超新星测距发现宇宙在加速膨胀后（也就是暗能量被提出后），“大坍缩”的说法就没那么流行了。至于宇宙会不会循环，确实有这个说法，目前比较出名的应该就是彭罗斯的共形循环宇宙论（CCC），具体以后有机会再专门来说。

问：宇宙膨胀导致光谱红移，那光子损失的能量去哪了？根据能量守恒，能量应该不会凭空消失呀？

答：你可以认为这些能量转化成了某种势能，也可以认为能量确实不守恒。因为通常说的能量守恒有个前提——在孤立系统中。而宇宙究竟是封闭的还是开放的暂无定论，所以说这个过程能量不守恒也没毛病。

问：根据狭义相对论的“钟慢尺缩”效应，光以光速运动，那对光子来说是不是时间是静止的，同时距离也缩短到0，这样的话到达宇宙尽头岂不是一瞬间的事？那空间超光速膨胀似乎也不是问题了，光还是可以达到宇宙每个角落呀？

答：如果只是简单的那么去想，也可以，对光来说时间就是静止的，或者说没有时间。但是严格来说，光是不能做参照系的，这就和用0做除数一样没有意义。

至于（某个）光能不能到达宇宙每个角落，我认为不能，因为光子飞行的速度慢于新空间产生的速度。这就像你已经跟不上跑步机的速度了，给你再多的时间也没有用。

问：宇宙弦是什么？怎么产生的？

答：宇宙弦可以认为是宇宙早期空间相变时留下的瑕疵，本来是微观尺度，但是随着宇宙膨胀现在被拉到了宏观尺度。具体以后有机会专门来说。

【量子类】

问：核反应可以把物质转化为能量，那能量可不可以转换成物质呢？

答：当然可以。其实粒子对撞机中就存在能量到物质的转化。比如LHC先把质子加速到非常高的速度，这时候质子的动能非常大，当碰撞后会产生许多新的粒子出来，这些新粒子并不是简单来自质子内部的基本粒子，可以认为它们很多是通过碰撞前的动能转化来的。

问：根据质能方程E=mc^2，光子是有能量的，那它应该也有质量呀，为什么又说光子没有质量呢？

答：其实质能方程完整形式是这个能量-动量关系方程（E^2=(mc^2)^2+(pc)^2）。其中m代表静质量，说光子没有质量指的是这个静质量。但是后面还有个动能项，说明光子是有动能的。其实光子的能量一般用另外一个公式：E=hν（h是普朗克常数；ν代表频率，有时候也用f），频率越高能量越高。

问：真空中的量子涨落是怎么回事？为什么会产生虚粒子？

答：量子涨落从根上来说源自海森堡的不确定性原理。由于真空不空（里面充满各种量子场），根据不确定性原理，量子场在最低能量态也会存在波动和激发，虚粒子就是这么产生出来的。实验上的证据有熟悉的卡西米尔效应以及兰姆位移等。

问：原子核外的电子绕核运动，它的能量是哪来的？

答：之前“俗说量子”系列里说过，电子绕核运动这个想法其实并不准确。现实情况是：电子其实是以不同概率同时存在于原子核外的所有地方，只是你在不同地方逮到它的概率不同。

【脑洞类】

问：根据目前理论，在大爆炸最初的极高温时，引力还没有分离出来。黑洞是引力造成的，那假如把黑洞加热到当初那种接近普朗克温度的极高温时，会不会随着引力消失黑洞也消失呢？

答：我是这么想的：首先传统的温度定义（微观粒子的运动剧烈程度）显然已经不适合黑洞，黑洞温度的概念是后来随着“霍金辐射”的提出才引入的。由于黑洞有且只有三个基本量（质量、角动量、电荷），它不像普通物质是由粒子构成的，所以你没办法“加热”一个黑洞。传统的热量总要反应到具体的粒子运动上，这不就是能量吗，对黑洞来说能量和质量一回事，吃就完了！

问：如果宇宙中有传声介质，那宇宙会不会很吵？

答：是不是真的吵不知道，但应该比现在“吵”，毕竟宇宙里恒星爆发、天体碰撞这种事就没停过。但具体有多吵要看介质是气体、液体还是固体了。气体的话应该还好，密度低声音衰减得比较快。固体的话……那宇宙不成个实心球了？

问：我们的宇宙可能是虚拟的吗？

答：这个问题没法证伪，所以不属于科学问题。还是那句话：“科学只描述现象不解释本质”。有些人不理解这句话，“科学的目的不就是为了寻找真相和本质吗？”

有个例子可以帮你理解这句话：甲对乙说他非常擅长某个游戏，不但熟悉里面的每一个属性，同时还总结了不少经验。但是乙说，这些不都是开发人员设置好的吗？在这个例子里，甲说的是科学，而乙说的是本质。

问：宇宙有没有可能是四维的，我们只是生活在其中的三维。就像对于三维的球体来说，生活在它二维表面上的生物觉得空间是无限大的。

答：球体表面这个例子只是说明空间的“无界”，并不能说明空间的“无限”，因为球的面积是有限的嘛。所以球体表面的例子一般用来解释“有限无界”的概念。

至于宇宙有没有可能是四维的，只能说在不考虑弦论中“卡拉比-丘”那种微观尺度的高维空间情况下，宏观尺度上目前认为不存在更高维度。因为只有是三维空间，引力和距离才是平方反比关系，如果宏观上存在第四个维度，那两者没准就成立方反比了。

【宇宙问答】给黑洞加热会怎样？北冕座T真要爆了？宇宙会循环吗？（文字版）