...有多大?和你想的不一樣!把地球、太陽和宇宙壓成黑洞分別會怎麼樣

2020-12-04 科普大世界

由於黑洞本身的大小不同,它裡面的物質(其實更應該稱為能量)密度並不是一樣的,並且這個也是可以計算出來的。你相信越小的黑洞密度越大,越大的黑洞密度越小嗎?

關於黑洞的質量和體積的計算,有一個公式叫史瓦西半徑公式,就是專門用來計算黑洞的體積的,其計算公式為 R=2GM/C的平方。

史瓦西半徑公式

公式中R稱為事件視界,G為引力常數,M為黑洞質量,C為光速。計算出來就是黑洞的視界範圍的半徑,根據這個公式計算,如果把地球壓成一個黑洞的話,即M等於地球的質量,具體為5.977×10的27次方g,那麼黑洞的半徑R只有0.9,即為直徑1.8釐米的圓球,那麼這個黑洞看上去只是一個花生米大一點,相當於一顆大白兔奶糖那麼大,但是如果把太陽壓成一個黑洞的話,計算M為太陽質量(1.9891*10)的這個公式,那麼它的半徑是2948米,接近3公裡,也就是說如果太陽成為黑洞(實際上太陽的質量也不足以成為黑洞),那麼它的質量將相當於一個直徑六公裡的大球,但是太陽的質量只是地球的33萬倍,六公裡那麼大的體積放下33萬個花生米,很顯然是太富裕了,放下33億個都不止。所以這樣的數據看上去的話好像很不成比例,但是卻是符合理論推算和實際觀測情況的,這也說明,質量越大的黑洞,其內部空間的物質或者說能量的密度會更小。

更加讓人吃驚的是,如果用這個公式去計算整個宇宙如果變成黑洞會有多大?那麼如果按宇宙中有兩萬億個星系來算的話,把它按上面的公式換算成黑洞的體積,則會有1000億光年那麼大,但是科學家們在如今的天文觀測上發現我們的宇宙目前大概在460億光年的幅度上,這也就是說,如果一個黑洞的質量像宇宙這麼大的話,那麼這個黑洞會比我們的宇宙還大,但是我們的宇宙中除了星球之外仿佛都是真空,即使把所有的星球的物質都平攤出來,物質的密度也是非常稀薄的,而如果變成1000億光年那麼大的黑洞的話,無疑會變得更稀薄。

這可能讓人無法理解,因為我們一直都認為黑洞是密度無限小的一個天體,但計算結果和實際觀測卻並不是這樣,幾乎可以認為視界範圍越大的黑洞,其裡面的密度越小,視界範圍越小的黑洞的密度越大。為什麼會有這種情況出現呢?這就不得不講一講黑洞裡面的奇點了。

其實我們所說的黑洞的大小都是指它的視界範圍,就是光可以存在的臨界位置,一旦進入視界範圍,那麼光也會被吸入,什麼東西也看不到,因此我們看到的都只是表面上的黑洞,而在它的內部,黑洞的質量並不以物質的形式存在,而是以能量的形式存在,因為幾乎無法深入到黑洞內部去觀察,所以沒有人知道黑洞內部是什麼,黑洞中有奇點也是科學家們推論出來的。如果假設黑洞內部可能有一個奇點,那麼這個奇點會非常非常小,所有的物質和能量都集中到了這個小點上,正是它的質量決定了黑洞體積的大小,所以黑洞的物質密度很可能和它的視界範圍無關,而是和這個奇點有關。

比如剛才講到的,把地球壓成一個黑洞它會像花生那麼大的話,那麼這個奇點應該比花生還小得多,這樣的密度當然是非常非常大了。而如果把我們的宇宙壓成一個黑洞,雖然它的視界範圍比現在的宇宙還大,但是裡面的奇點能量球也可能會很小,至於有多小、還無法推測,不過我們將得到一個驚人的發現,就是這種推論或可以解釋宇宙大爆炸的來源,即如果用這種推論來解釋宇宙大爆炸理論,那麼我們的宇宙或就來自於先前一個超級大黑洞中的這個奇點能量球,其在某一時刻發生了未知的情況,導致了能量球失去了自身的平衡,從而發生了大爆炸,我們的宇宙即從此開始,逐步演變成了如今的宇宙的樣子。

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    黑洞是宇宙時空破裂的地方,相當於你用一根極細的針,在宇宙時間和空間中戳了一個洞,然後物質就源源不斷地漏進去,無論你如何填,拿多少物質去填,都無法填滿時空中這個小小的針眼,只會讓它的質量越來越大。 所以黑洞是個極小卻密度極大的點,怎麼可能浮在水面上呢?
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    黑洞是宇宙時空破裂的地方,相當於你用一根極細的針,在宇宙時間和空間中戳了一個洞,然後物質就源源不斷地漏進去,無論你如何填,拿多少物質去填,都無法填滿時空中這個小小的針眼,只會讓它的質量越來越大。視界既然是一個球形,當然就有體積,黑洞又有巨大的質量,所以黑洞的密度我們可以視為黑洞的質量除以視界內的體積,這個密度究竟有多大呢?
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    我們可以撇開這個問題不去糾纏,如果把奇點的質量平均攤薄到整個史瓦西半徑會怎麼樣呢?當然還是宇宙中密度最大的天體了。這與黑洞的形成機理有關。我們知道,當一顆恆星質量大於太陽0.5倍到8倍之間時,死後的屍骸會成為一顆白矮星。這顆白矮星是一個電子簡併態高密度天體,體積約地球左右大小,密度在每立方釐米1~10噸,甚至更高。而當一顆恆星大於太陽質量8倍以上30倍以下時,死亡之後會留下一顆中子星屍骸。
  • 如果宇宙中沒有黑洞,地球和銀河系會怎麼樣?
    準確來講,目前為止,科學家沒有真正發現過任何一個黑洞,只是根據愛因斯坦廣義相對論預測黑洞的存在,同時在觀測外太空時,根據一些天體的異常運動狀態,推斷出黑洞的存在!
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    地球變成黑洞會有多大?這麼大的黑洞,能吞噬整個太陽系嗎?黑洞是宇宙中最神秘,也是最恐怖的天體,在黑洞巨大的引力面前,連光速都無法逃脫。我們知道黑洞能夠產生巨大引力的原因,是由於自身的質量很大,同時體積又很小。
  • 黑洞到底有多大?最大質量是太陽的660億倍,地球會有危險嗎?
    相信大家第一個想到的是,黑洞能吞噬一切的能力。它這種奇怪的能力和它特殊的體質是分不開的額。因為它本身的體質是質量無限大,體積又是無限小的。所以給他加持了超強吸引力,於是就有了不停能吸收吞噬其他天體的能力。雖然它的體積是無限小的,但是在黑洞外圍,有一片可見的視界區域。那麼按照這麼說,黑洞到底有多大?最大的一個是太陽的660億倍,地球會有危險嗎?黑洞的視界範圍是會和這個黑洞的質量有關的。
  • 地球內部壓力有多大?、月球、木星和太陽呢?真實情景的直觀感受會...
    宇宙間的物質都有引力,一切皆因力而存在,這也是萬有引力的基礎。我們生活在地球上,當手裡託舉一個東西時,會感到有壓力,這是因為地球對它有引力。引力造成了壓力,所以我們感到物體有輕有重,我們就用這種感覺,來衡量一下一些天體的內部壓力吧!
  • 黑洞賊可怕,最大的有……
    2、黑洞的大小排行如果說把地球壓成一顆花生,或者說把太陽壓成一個村落,這樣的情況都會變成一個黑洞。XTEJ1650-500,黑洞界的鵪鶉蛋,只有四川省那麼大,卻能吞下3、4個太陽。梅西耶座60,黑洞界的鴕鳥蛋,盾牌座UY是已知宇宙最大恆星,它倆一樣大,有45億個太陽那麼重。霍姆伯格15A星系黑洞,黑洞界的恐龍蛋,有100億個太陽的質量。重點來了。。
  • 要是地球直徑只有1cm,那麼宇宙中的其他星體會有多大?
    如果以地球直徑縮小成1釐米為標準,其實它就好比我們小時候經常玩的玻璃球一般大。而在此時,地球唯一的一顆衛星月球的直徑就只有0.27釐米了,大小相當於一顆花椒。接著我們來看太陽系中的其他行星有多大。接下來我們來看太陽系有多大。
  • 一立方釐米的中子星幾十億噸重,若地球被壓成中子星,會有多大?
    所以也能看到宇宙中所有的中子星雖然看起來比太陽小,但質量卻比太陽的質量大的多。如果非要將它壓縮成中子星的話,那麼它的直徑將變成不到10公裡,散發著耀眼的光芒。 說出來你可能不相信,中子星的密度實質上就是原子核的密度。
  • 科學大課堂:黑洞有多大?
    沒有了核聚變的光壓來壓制恆星的質量,外層的物質瞬間向內壓縮。恆星死了,像超新星一樣猛烈地爆炸。留下的只是一個黑洞。黑洞的質量大約是太陽的三倍,然後從那裡開始上升。黑洞越多,就越大。可怕的是,如果給它足夠的時間,黑洞所能消耗的物質是沒有極限的。最巨大的黑洞是位於星系中心的黑洞 這些是超大規模的黑洞,比如銀河系中心的410萬質量的黑洞。天文學家通過觀察恆星繞銀河系中心的運動來推測其質量,就像彗星繞著太陽轉一樣。
  • 如果宇宙不再膨脹了會怎麼樣?
    根據科學家的說法,隨著物質的增加,引力也會增加,所以引力會開始向內吸引所有的物質,宇宙會開始收縮,隨著它持續收縮,它會變得更密更熱,最後它會陷入奇點,科學家們也把這個現象稱為大坍縮,也就是大爆炸的逆反應。另外有研究表明暗物質是宇宙膨脹的主要原因,由於對暗物質了解甚少,所以很難預測其在宇宙坍縮過程中的影響,如果你掉到黑洞裡會怎麼樣呢?
  • 如果宇宙不再膨脹了會怎麼樣?
    ,如果你掉到黑洞裡會怎麼樣呢?黑洞的邊界被稱作視界,小的黑洞往往比大的黑洞有更強的引力。如果你掉進的是小黑洞,在你到達世界之前強烈的引力會將你撕扯成大量碎片。如果是一個大黑洞,你可以進入它並自由下落,直到你到達它的中心或者說奇點,在這裡你會被壓扁然後被吞噬。但是你的朋友從外面觀察,他並不會看到你掉到黑洞裡去了,他只會看到你在逐漸變慢,靜止然後慢慢變暗,這是為什麼呢?