太陽、類星體能量機制新探（下）

張寶盈

五、類星體能量的可能來源

單一的氫核聚變供能說尤其不能說明類星體的能源機制。

類星體被認為是宇宙中最亮的天體。按照目前的認識，類星體的輻射能量極大，一個類星體發(fā)出的能量相當于1000個銀河系。而且類星體的能量是由一個極小的區(qū)域發(fā)出，直徑只有一光日到幾光日，而一個典型星系直徑有10萬光年，這意味著類星體的產(chǎn)能率遠超過銀河系，是銀河系的1億倍。這就是類星體的“能量之謎”。

類星體的驚人能量即使用“氫核聚變”也不足以解釋，以致人們懷疑是否存在某種更強大的未知能源。

當我們認識到太陽能量極可能是如上述的“電加熱”機制后，我們將不僅真正找到了太陽能量之源，而且找到了迄今未解決的類星體能量之源。

可以預(yù)料，一顆質(zhì)量數(shù)倍、數(shù)十倍乃至數(shù)百數(shù)千倍于太陽質(zhì)量的巨型恒星，所形成的星冕(相當于太陽色球?qū)雍腿彰?，也將數(shù)倍、數(shù)十倍、乃至數(shù)百數(shù)千倍于太陽，它所產(chǎn)生的電磁場和(由于趨膚效應(yīng))與星體表層發(fā)生電磁感應(yīng)形成的渦電流的電加熱作用，也將數(shù)倍、數(shù)十倍乃至數(shù)百數(shù)千倍于太陽。目前已知，太陽光球?qū)訙囟燃s為5770K，當大質(zhì)量恒星表層的溫度被加熱到數(shù)萬、數(shù)十萬乃至數(shù)百萬度時，它輻射出的能量將遠比太陽強大。而類星體可能正是這樣的巨型恒星。

不過，類星體可能并不像現(xiàn)在認識的那樣距地球十分遙遠，它們發(fā)出的輻射也可能并不像現(xiàn)在認識的那樣強大。

在被加熱到數(shù)萬、數(shù)十萬乃至數(shù)百萬度的類星體表層的物質(zhì)中，電子將被加速為相對論性電子(速度接近光速)，這樣的高能電子沿磁力線運動時，就會發(fā)出同步加速輻射(所謂同步加速輻射就是相對論性電子在外磁場中沿圓軌道或螺旋軌道運動時所產(chǎn)生的一種輻射)?？赡苷怯捎陬愋求w表層被星冕電磁場感應(yīng)產(chǎn)生的渦電流加熱到了極高的溫度，所以“類星體的輻射主要是同步加速輻射”，并且存在可見光和X射線的同步加速輻射。

由此，我們就可以回答有關(guān)類星體能源的兩個尖銳問題：①為什么這樣小的面積能發(fā)出這么巨大的能量?②高能電子產(chǎn)生的機制是什么?——巨大能量輻射和高能電子產(chǎn)生的機制就是超強的星冕電場對星體表層感應(yīng)形成的強渦電流的加熱作用導致的。

那么，類星體是否存在星冕呢?事實上，早在1963年，類星體發(fā)現(xiàn)之初，馬修斯和桑德奇曾發(fā)現(xiàn)在3C48周圍有一個云狀外殼，但與普通恒星相比，云狀物似乎過于明亮也過于巨大。三年后，桑德奇和米勒進一步證實云狀外殼，暗云南北延伸6弧秒，直徑為35千秒差距，不久，在其他低紅移類星體周圍也發(fā)現(xiàn)類似情況。

為了判斷延伸云狀包層的性質(zhì)，作了光譜觀測，……似乎暗云是一個被類星體電離的氣體盤。

這個比普通星系“過于明亮也過于巨大”的云狀外殼，顯然正是類星體的星冕，“過分明亮”說明它是溫度極高、能量極強的等離子體云層。這種能量極強且“過分巨大”(厚度很大)的等離子體層形成的電磁場也必然十分強大，它對類星體表面的感應(yīng)電加熱作用也必然十分強烈，從而使類星體發(fā)出藍色(表明溫度極高)光芒，輻射出驚人的能量。

最近，美國天文學家歐克也用5米望遠鏡觀測到3C48周圍的暗云，測出了這些暗云具有發(fā)射線和吸收線，且其紅移值與類星體相同。觀測已發(fā)現(xiàn)“約1／7類星體光譜中有高電離元素發(fā)射線，研究發(fā)現(xiàn)速度高達光速10％的強風導致電離等離子體高速向外加速，形成類星體‘風”。應(yīng)該說，這些觀測事實是對類星體存在極強的星冕電(磁)場提供了有力的印證。

此機制可以解決類星體理論面臨的兩個難題，其一是光度變化帶來的問題即所謂康普頓災(zāi)難。

所謂康普頓災(zāi)難是指：光子與自由電子相遇時會因碰撞而出現(xiàn)一種散射過程，高能光子(X射線，γ射線)與靜止或近似靜止電子之間的碰撞導致高能光子能量損失從而頻率降低、波長增加的散射過程稱為康普頓散射，是康普頓1922年發(fā)現(xiàn)的。反過來，高能電子與低能光子相碰撞使低能光子獲得能量從而頻率增加、波長減小的散射過程稱為逆康普頓散射。這兩種散射都是光子與電子間的彈性散射，只是能量傳遞方向正好相反，前者能量由光子傳遞給電子，后者是電子傳遞給光子。

當高能電子遇到光輻射時，經(jīng)逆康普頓散射，光子吸收電子的能量，頻率增加、波長減小，成為更高頻的光子，輻射場越強，散射過程越有效，當輻射場的等效溫度大于10¹²度時，經(jīng)逆康普頓散射產(chǎn)生的較高頻輻射場會比原先的較低頻輻射場更強，較高頻輻射場與高能電子之間的逆康普頓散射又產(chǎn)生更高頻的輻射場，如此等等。這樣，各級輻射場都將“爭奪”電子的能量，結(jié)果使高能電子根本無法存在，從而與高能電子密切相關(guān)的同步加速輻射等等也就不可能發(fā)生了。這種情況對類星體是完全現(xiàn)實的，因為類星體在很小的區(qū)域中發(fā)出很強的輻射，就將面臨輻射場溫度很高的問題。

在電加熱機制下，這個問題可以順理成章地得到解決：由于類星體冕電場持續(xù)不斷的電加熱作用，使類星體表層的高能電子被高溫輻射場“奪去”的能量不斷得到補充(不斷有低能電子被激發(fā)到高能級)，從而維持了這種持續(xù)的高能輻射，這種高能輻射又使星冕電場得到加熱而維持其高能、強電場狀態(tài)——類星體的輻射場越強，對星冕的加熱作用越強，星冕電場也越強，對類星體表面的感應(yīng)電加熱作用也越強(即對類星體表層電子激發(fā)的能級也越高)?！@是一種互為因果的絕妙的自組織系統(tǒng)。

六、人造太陽能——清潔、安全的永久能源

人類一直在為能源枯竭而憂慮，然而，解開太陽能量之謎，也將為人類找到新能源帶來無限廣闊的前景。

可以認為，具有上述能量機制的太陽是一種特殊意義上的“永動機”——種自維持的永續(xù)運行的放能永動機。不過，太陽能量是物質(zhì)內(nèi)部的能量被釋放出來而產(chǎn)生的，每時每刻都有額外的能量從太陽物質(zhì)內(nèi)部被釋放出來，推動這臺“永動機”運轉(zhuǎn)。

如果按照上述太陽能量機制設(shè)計制造出“人造太陽能裝置”，就將可以獲得像太陽一樣一經(jīng)點燃便可永續(xù)利用的真正意義上的取之不盡、用之不竭的新型清潔、安全、低成本能源。

實施方案：如圖所示：

1．選擇合適的原料，制造一個球體“微型人造太陽裝置”，在這個“微型人造太陽裝置”的外圍布放足夠強大的相當于太陽日冕的等離子體“日冕層”，使“日冕層”中的等離子體與球體表面發(fā)生電磁感應(yīng)(趨膚效應(yīng))，形成渦電流加熱球體表面，只要施加的“日冕層”等離子體電磁能量足夠強大(達到太陽日冕的強度)，就可以加熱球體表面達到數(shù)千度高溫甚至更高，當其中的等離子體發(fā)生復合時也會產(chǎn)生熱核反應(yīng)，從而向外界輻射巨大能量。球體的輻射和熱核反應(yīng)還可以維持“日冕層”的強電磁場。如此，“微型人造太陽裝置”就會像太陽一樣“永久”地一勞永逸地向外輻射能量，而不需要再添加任何燃料。

作為基本的技術(shù)方案，可以在“微型人造太陽裝置”上設(shè)置電路，輸入電流使形成渦電流，對其表面加熱(像“電磁爐”一樣)，進行首次“點火”，而一經(jīng)點燃之后，即可永續(xù)運行，不需再添加燃料和輸入電流。

2．在“微型人造太陽裝置”外圍更大的空間設(shè)置呈球體的熱電轉(zhuǎn)換裝置，將“微型人造太陽裝置”輻射出的能量轉(zhuǎn)化為電能。如此，一種永遠不需要添加燃料卻可以永久提供能量的清潔、安全的新型能源便告產(chǎn)生了。

“微型人造太陽”不會產(chǎn)生污染，也不會發(fā)生爆炸，且能夠長期乃至永久地穩(wěn)定運行，因而將是非常理想的清潔、安全、低成本能源。

而它的主要技術(shù)問題可能是如何對它進行控制，如何在需要的時候讓它“熄火”。替代的方案是將外圍的熱電轉(zhuǎn)換裝置制成可拆卸更換的零部件，定期更換，即不需要熄火就可以對它進行維修和永久利用。

而且，相對而言，它的研發(fā)的技術(shù)難度和成本可能要比氫核聚變低得多——它不需要像控制熱核聚變那樣去處理上億度的高溫。其清潔、安全的性能更是氫核聚變無法比擬的。

七、本假說的不可證偽性

本文對太陽能量機制的討論雖然只是一種邏輯推理，但卻可能是無法否定的：誰能說太陽色球?qū)印⑷彰嶂械牡入x子體電磁場不會與太陽表層(由于趨膚效應(yīng))發(fā)生電磁感應(yīng)?誰能說這種電磁感應(yīng)不會在太陽表層形成渦電流，并產(chǎn)生強烈的電加熱作用?誰能否定這些現(xiàn)象的真實存在?而且，關(guān)于趨膚效應(yīng)、渦電流的存在，都是已經(jīng)大量的科學實踐反復證實了的，是無法被排除的，也就是不能被證偽的。既然這些機制無法被排除，不能證偽，那么它們必定是真實地存在著的。就是說，太陽和類星體上必定存在這樣的能量機制。

宇宙的主宰者是遠比引力強大的電磁力，引力則只是一個配角。

也許，我們從此將掀開天文學研究的新的一頁。

(完)