黑洞的體積並非黑洞的實體,黑洞的實體是奇點,奇點有多小?

2020-12-04 科學信仰

黑洞是宇宙中客觀存在的一種天體,黑洞的體積有大有小。

最小的黑洞小到瞬間就能被蒸發殆盡,而大的黑洞則可以主導整個星系的運行。每一個星系的中心都存在著一個星系級的黑洞,它依靠自身強大的引力來使周圍的物質高速運轉,而這些物質又帶動外圍的天體運行起來,以此類推,一個星系便開始了有序的運行。

宇宙中黑洞的體積有大有小,但是這裡所說的體積實際上並不是黑洞的實體,而指的是黑洞視界的體積。黑洞擁有極強的引力,所以在黑洞附近的一定範圍內,逃逸速度超越了光速,包括光在內的所有物質都無法逃逸而出,這就構成了一個不可見的絕對「黑域」,這個「黑域」的邊緣就被我們稱之為視界,在黑洞視界之外,逃逸速度小於光速,所以便可見了。

黑洞的實體

通常認為黑洞的實體就是奇點,奇點是一個密度無限大而體積無限小的點,擁有極強的引力。那麼這個奇點有多小呢?不同大小的黑洞,其內部的奇點大小是否都相同呢?由於黑洞世界內部是完全不可見的,所以沒有人能夠真正觀察到奇點的大小,但我們可以通過推論和分析得到答案。

黑洞是恆星生命結束之後的產物,而根據恆星質量大小的不同,除了黑洞以外,燃燒殆盡的恆星還可能坍縮成為白矮星或者中子星。一般認為,質量在太陽質量8倍以下的恆星會坍縮成為白矮星,白矮星是一種極為緻密的天體,引力和密度都很高,所以恆星坍縮為白矮星之後,體積會大幅縮小,縮小的幅度約為原來的30萬分之一。也就是說像太陽一般的恆星坍縮為白矮星後,會變得和地球差不多大小。

白矮星小,中子星更小,地球的平均直徑約為12756公裡,而一顆質量在太陽質量三倍左右的中子星的大小卻只有十幾公裡。

這是因為中子星的質量更大,所以引力也就更大,在強大引力的作用下,恆星物質會不斷向內坍縮,在這樣強大的引力之下,原子也無法獨立存在,原子核會被壓碎,核外電子會進入核內,與核內的質子結合形成中子,中子星就是一顆完全由中子星物質所構成的緻密天體,所以它的體積更小。

而黑洞的質量要比中子星大得多,一般認為一顆在太陽質量30倍以上的恆星會最終坍縮為黑洞,在黑洞強大的引力作用下,不僅原子不可能存在,就連中子也不可能存在,沒有任何力量可以阻止進入黑洞內部的物質不斷向內坍縮擠壓,所以作為黑洞的實體,奇點的體積也會被不斷壓縮。

毫無疑問,構成黑洞奇點的物質只可能以一種形式存在,那就是基本粒子。

但這並不意味著所有黑洞的奇點都擁有相同的大小。奇點是一個點,關於這個點,應該怎樣去理解呢?用筆在紙上點一下,就會出現一個點,而這個點其實是很大的,它包含了不可計數的分子量,而構成黑洞奇點的物質卻是基本粒子,所以奇點要比我們通常所理解的點還要小,而質量越大的黑洞,它奇點的體積也就會越小,甚至可能有些星系級黑洞,奇點的體積與基本粒子是相等的。

不過我們也必須清楚,這種推論只是在現有的物理法則下做出的,而在奇點內部,物理法則很可能是失效的。那麼是不是所有被黑洞吞噬的物質都會最終歸於這個奇點呢?

進入黑洞的物質

物質一旦進入黑洞內部,便不可見了,而這些進入黑洞的物質會繼續向黑洞中心靠近,融入奇點之中,不斷向中心坍縮。但這只是針對黑洞的時間尺度來說的,對於我們而言,這些進入黑洞的物質幾乎永遠停留在了黑洞視界的內部邊緣。為什麼呢?因為狹義相對論效應。

一個物體周圍的引力越強大,它的時間流逝速度就越慢,比如導航衛星所受的引力作用要明顯小於地面,所以衛星上時間流逝的速度就會比地球表面快,所以必須不斷對二者進行時間校對,否則便無法實現精確導航。而黑洞視界內部的引力是極為強大的,強大到連光速也無法逃脫,所以黑洞視界內部的時間流逝速度必然是極度緩慢的,相對於我們而言,甚至可以說是完全靜止的。#百家探索#

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  • 黑洞奇點和大爆炸奇點有什麼區別?
    大爆炸奇點是一個體積為零的點,但質量很大,這使得密度極高。黑洞奇點是在一顆質量非常大的恆星的核心坍塌出一個事件視界後形成的。由於這些奇點是極小的,他們擁有無限的密度。,黑洞奇點顯然不可能包含宇宙中全部的物質和能源,因為它們太多了。
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    在這一時期,有一位非常知名的相對論物理大師——美國普林斯頓大學的教授約翰·惠勒,他不僅學術研究非常出色,而且在科學傳播方面也做了非常多的工作。黑洞這個名字經過他的命名和推廣,才得以被眾人所知。在惠勒之後,霍金進一步發現了所謂的霍金輻射,改變了之前經典廣義相對論對於黑洞的認識。
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    ,但極端天體也是物質,黑洞只要有奇點,這個奇點當然也是物質了。所謂的奇點就是具有奇異性質的點,它體積無限小(時空曲率無限大)、密度無限大,連物理定律都在此點失效。時空曲率無限大的意思就是時空無限蜷縮直至沒有,換句話說就是沒有時間和空間了。按辯證唯物主義說法,時間和空間是物質的存在方式,沒有時間和空間,物質也無法存在。從這個意義上說,奇點已經不能算物質了。這種情況只有兩種結果或解決辦法。
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    在這一時期,有一位非常知名的相對論物理大師——美國普林斯頓大學的教授約翰·惠勒,他不僅學術研究非常出色,而且在科學傳播方面也做了非常多的工作。黑洞這個名字經過他的命名和推廣,才得以被眾人所知。在惠勒之後,霍金進一步發現了所謂的霍金輻射,改變了之前經典廣義相對論對於黑洞的認識。
  • 在黑洞外面,看不到黑洞裡面,那如果在黑洞裡面呢?
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