擁有密度無限大的黑洞奇點,那會不會擁有質量無限大的黑洞?

2021-01-18 玩味小馬達

因為黑洞的奇點擁有無限大的密度,於是就有網友問:黑洞的質量有沒有上限呢?會不會一個黑洞質量是無窮大的?

黑洞的質量有沒有上限?要想知道這個問題,首先需要弄明白的是,黑洞是如何形成的,其次需要了解的是黑洞奇點的密度為什麼會無窮大,再次是必須要弄清楚的是在沒形成黑洞之前的黑洞,即是黑洞的前身,它是什麼,它的質量有多大。弄清楚了這三個問題,很自然地,會不會有一個質量無窮大的黑洞的問題也就很容易理解了。

首先,黑洞是由恆星死亡後,由於其核聚變無法再進行而失去了一個可以向外擴張的力,進到導致了萬有引力可以在已經沒有任何可與之對抗的力的情況下把恆星上的物質吸引至其中心。最終的結果就是恆星不斷地往中心坍塌,整個恆星的質量坍縮成了一個奇點而形成了連光線都無法在它周邊逃逸的黑洞。

其次,黑洞奇點密度的無窮大的本質就是因為它在擁有固定質量的前提下而擁有無限小的體積。我們知道在質量恆定的前提下,體積的大小跟密度是成反比的,而黑洞的存在將體積與密度的關係給演化到了極致。這種極致的演化讓人產生一種錯覺,那就是在黑洞奇點擁有無限大的密度的情況下,很多人會誤認為它也同時會擁有著無限大的質量。

再次,黑洞的前世的質量有多大,它在形成黑洞之初的質量就有多大。依照愛因斯坦的質能方程來看,質量可以轉化為能量,可是在恆星形成黑洞之時,其並沒有質量轉化成能量或者是能量轉化為質量而被其大量吸收的事件發生,也就是說,黑洞的形成是在一定的質量基礎上形成的。黑洞的形成不會產生質量,也不會使質量消失。質量的存在形式不過是以恆星的元素轉化為黑洞的奇點而已。

黑洞的形成僅是在原有的恆星質量的基礎上轉化而來的,這過程不會產生任何的質量,所以說,一個擁有無窮大的質量的黑洞是不可能存在的。

相關焦點

  • 黑洞質量是無限大的嗎?
    答案是否定的,但為什麼有的人會認為黑洞的質量是無限大的?當然是因為不懂啊,估計是老眼昏花看科普書時看錯了()一般科普上對黑洞的描述分兩個部分,一個是視界面,一個是奇點。史瓦西半徑公式最容易讓人產生誤解的是奇點,按照定義,這是一個物質能量無限坍縮的時空奇異點,在這點上體積無限小密度無限大,注意了,是密度無限大!不是質量無限大。
  • 黑洞的密度是不是無限大?兩位天文學家幫你解惑
    但我們幾乎可以肯定的是,它的密度不再是無窮大,而且很可能,這個奇點也不是真正的奇點,只是我們無法證實。總而言之,當我們觀察一個實際的天體黑洞時,情況是完全不同的。從外面看,所有這些關於黑洞的現象:奇點或是事件視界,都將永存。所以別在搭理這些奇點了,不管你等多久,一萬億年還是一千億年,都不會出現事件視界,也不會有任何東西可以穿過它。
  • 黑洞是怎麼產生的?密度無限大嗎?又是由什么元素組成的?
    根據他得到的史瓦西半徑公式,當一定的質量壓縮到一定的半徑範圍內,就能產生黑暗的視界,就能形成黑洞。我們先來看看這條史瓦西半徑公式:但很明顯這條公式裡,黑洞的質量跟密度並不成正比,而是跟半徑成正比,而半徑的三次方才是與密度成正比。因此,黑洞的密度並不是恆定的,也不是質量越大密度越大,而是剛好相反,黑洞的質量越大,密度反而越小。
  • 為何說黑洞的奇點體積無限小密度無限大?科學家:我們也很無奈啊
    那為什麼有時候又說黑洞體積無限小,密度無限大呢?其實這指的是位於黑洞中心的奇點,下面我們來看一下為什麼黑洞這個奇點是怎麼來的。牛頓告訴我們,凡是有質量的物體都會產生萬有引力,這種力有三種特性:1、它只有吸引力,沒有排斥力;2、它是長程力,而且可以無限疊加;3、它的強度很小。
  • 黑洞的引力是無限大的嗎?
    圍星(mzym64)——您的學識永遠不會被偷走
  • 物質越多則密度越大,密度有極限嗎?黑洞密度是不是無窮大?
    白矮星的密度很高,一顆恆星在坍縮為白矮星之後,體積會縮小為原來的30萬分之一。如果一顆恆星的質量在太陽質量的8倍以上,那麼它的核聚變會繼續推進,直到鐵元素為止。如果一顆恆星的質量在太陽質量的30倍以上,那麼它會在強大的引力作用下無限坍縮下去,而最終形成宇宙中最強大的天體,黑洞。由於黑洞的引力過於強大,所以在黑洞的視界內部,沒有什麼力量可以阻止物質不斷坍縮下去,因此,通常認為黑洞的實體只是一個密度無限大而體積無限小的點,稱之為奇點。這裡最令人感到困惑的問題就是,密度為何會無限大,體積又怎麼會無限小?
  • 宇宙中有比黑洞密度更大的物質嗎?
    這個世界已經沒有比黑洞密度更大的物質了。當然黑洞的密度主要集中在其中心奇點上。那個奇點已經不是我們這個世界的物質,而是一個超越了我們四維時空的超時空狀態,被認為體積無限小。既然這個體積無限小,也就是不知道有多小。我們人類現有理論認為,可以認識的最小物質就是普朗克尺度,這個尺度是1.6x10^-35米,比電子還小1萬億億倍。
  • 黑洞是宇宙中密度最大的天體嗎?不!你關於黑洞的知識可能是錯的
    當提到密度最大的時候,我們總是想到黑洞,因為在很多的科普書裡,都仿佛告訴我們黑洞是宇宙中密度最大的天體,甚至在很多人的印象中,黑洞就是一個密度無限大的天體。但我們往往忽略了一點,科普書裡說的那個密度無限大的其實並不是黑洞,而是黑洞裡的奇點!
  • 為什麼天文學家把黑洞內部的奇點描繪成一個『甜甜圈』
    首先,忘掉「零點能量/無限密度點」吧。(物理學中,零點能量,可簡稱零點能,起源於量子諧振子處在基態時,量子數為零的考量,是量子力學所描述的物理系統會有的最低能量,此時系統所處的態稱為基態;所有量子力學系統都有零點能量。
  • 黑洞密度真的是無窮大嗎?看看專家怎麼說,專家一席話讓人心驚!
    根據廣義相對論的推演,黑洞是宇宙中存在的一種質量相當大的天體或星體。廣義相對論進一步推斷,黑洞中存在一個時空破裂的奇點,這是一個體積無限小、密度無限大、引力無限大、時空曲率無限大的點,在這個點,目前所知的物理定律無法適用。
  • 宇宙中會不會存在微型黑洞?
    我們常常看到星空知識裡有關黑洞一說,就是密度可以無限大、體積可以無限小的黑天體,說它黑,只不過是因覺視所看到的臨界範圍,說不定黑洞內部是非常明亮的。也有學說認為,我們其實生活在黑洞內,因為銀河系就是一個巨大的黑洞,黑洞中心自然是銀心,我們的太陽系圍繞著中心的黑洞旋轉,銀河系裡所有恆星、行星、衛星和彗星雲都在黑洞內壁。按理說,最終會被黑洞中心所吞噬。現在是不說大黑洞,說的是小黑洞,微型黑洞。那宇宙中會不會存在微型黑洞?
  • 在黑洞外面,看不到黑洞裡面,那如果在黑洞裡面呢?
    和宇宙中其它的天體一樣,黑洞也有大有小,一個星系級的黑洞往往可以主導一整個星系的運行,幾乎所有的星系中心都存在著這樣一個星系級的黑洞。就拿我們所在的銀河系來說吧,中心就存在著一個星系級黑洞,人馬座a*。
  • 為什麼說黑洞的平均密度有可能比水還小?
    黑洞密度無窮大指的是黑洞奇點的密度無窮大,如果以黑洞視界包裹區域為體積,黑洞的平均密度有可能比水密度還低,在黑洞奇點處,物質的形態與我們所知的任何物質都不一樣,也不再有元素的概念。根據廣義相對論的描述,黑洞有一個視界,一切進入黑洞視界的物質將永遠無法逃離出來,連光也一樣;在視界外面,墜入黑洞的物質在黑洞赤道平面形成吸積盤,吸積盤中的物質以極高的速度運轉,溫度高達數十萬攝氏度,並發出耀眼的可見光。在史瓦西黑洞的中心,是一個半徑無窮小、密度無窮大的奇點,空間和時間在這裡無限彎曲,類似宇宙大爆炸之前的形態。
  • 三維空間的「記憶」:玄妙的黑洞
    「奇點」這東西很怪,沒有體積(體積無限趨於零),「質量」卻非常大,甚至可以趨於無限大(只要有足夠供它吞噬的物質),讓我們這些身處三維空間的生物很難理解。其實,在我們身邊也有非常類似奇點的存在,那就是水中的漩渦。水底有漏洞而漏水,於是形成渦旋,我們把渦旋的中心點(也是水流的終點)看作奇點,而把水看作空間。
  • 被黑洞吞噬的物質去哪裡了?它們會穿越時空嗎,霍金的黑洞人生!
    黑洞堪稱宇宙中最可怕的天體,能吞噬其周圍包括光線在內的一切物質,在黑洞內,物理學上的時間和空間都沒有了意義。那麼,如此強大的黑洞會是穿越時空的通道嗎?其實說到這裡大家首先要改變自己的刻板印象,黑洞並不是一個洞。
  • 黑洞是什麼樣的天體,黑洞內部什麼樣,黑洞會消亡嗎
    黑洞照片帶著疑問我們一起看一下黑洞內部的天地,首先黑洞是一個連光線都無法逃脫的天體,怎麼能拍出照片?第二光子是質量為零的物質,黑洞是怎麼束縛住的?第三黑洞質量非常大,裡面的會有什麼樣的景象?1997年人類收到的黑洞信號黑洞是宇宙中密度最大的天體,天然黑洞必須由大於太陽二十倍質量的天體生命終結後坍塌而成。每一個具有質量的物體都有它的史瓦西半徑,小於這個尺寸就是黑洞,比方說地球的史瓦西半徑是九毫米。
  • 人類發現首個中等質量黑洞
    日前,美國和歐洲的天文學家宣布,他們首次探測到了一個中等質量的黑洞。這項由超過1500名研究人員參與的引力波探測研究顯示,約70億年前,質量分別為太陽的66倍和85倍的兩個黑洞,在發生激烈碰撞後,形成了一個新的中等質量黑洞。這也是人類迄今探測到的首個中等質量黑洞。
  • 這罐黑洞多少錢?
    簡而言之,經典物理意義上的黑洞是一個引力大到連光都無法逃脫的天體,但是這並非黑洞的本質。真正意義上的黑洞,並非是先被觀測到的,它完全是廣義相對論的直接推論。為了理解用廣義相對論是如何推論出黑洞必然存在的,首先需要討論一個概念,叫奇點。我們曾經在講宇宙大爆炸理論的時候說到過,宇宙起初是一個能量密度無限大且沒有體積的奇點。奇點,其實更像是一個數學概念。
  • 黑洞中心會發生什麼?所有的可能性都很奇怪
    無限密度點的概念來自於我們對靜止、不旋轉且不帶電的黑洞的認知。真正的黑洞要有趣得多,尤其是當它們旋轉的時候新浪科技訊 北京時間12月4日消息,黑洞中心的奇點是終極的「無主之地」:在這裡,物質被壓縮到一個無限小的點,所有關於時間和空間的概念都被完全打破。事實上,奇點並不存在;必須有什麼東西取代奇點,但我們還不確定是什麼。接下來,讓我們來探索一些奇怪的可能性。
  • 2021年江蘇公務員考試常識積累:黑洞是什麼?
    黑洞是現代廣義相對論中,存在於宇宙空間中的一種天體,是中心的一個密度無限大、時空曲率無限高、體積無限小,熱量無限大的奇點和周圍一部分空空如也的天區,這個天區範圍之內不可見。   黑洞是宇宙中一種非常特殊的天體,它的時空曲率非常大,大到連光都無法逃脫。