宇宙半徑小於史瓦西半徑,是否意味著宇宙是一個超級黑洞?

2020-12-06 艾伯史密斯

這是一個很好的想法,但是宇宙和黑洞還是有著本質的區別;黑洞內部到底是什麼,現在科學上都沒有明確的答案,所以這個想法也不能說錯吧!

黑洞是天文學中常見的名詞,表示引力大到連光也無法逃離的天體,在一個黑洞附近,光線無法逃離的區域,對應半徑叫做史瓦西半徑,可以由如下公式給出:

如果我們把可觀測宇宙質量大約m=10^54kg,帶入上面公式,可以估計出對應的史瓦西半徑為1500億光年,已經遠遠超過了可觀測宇宙的實際半徑460億光年。

如此來看的話,我們宇宙或許真如一個黑洞一般,人類被限制在這個黑洞之中,永遠無法逃離出去;甚至一些猜想說,在宇宙中的黑洞裡,或許就是另外一個小宇宙,本質上和我們宇宙沒有區別。

這個想法確實很好,也很有趣,但仔細分析後會發現,我們宇宙和黑洞有著本質的區別。首先黑洞的質量,全部集中在黑洞奇點處,進入黑洞的物質無法按照原路返回。

但是在我們宇宙中(或者說可觀測宇宙內),由於宇宙的各向同性,星系的分布大體上是均勻的;我們在可觀測宇宙邊緣,同時會受到可觀測宇宙之外的宇宙引力,這樣的引力相互抵消後,理論上是可以走出可觀測宇宙的,這和黑洞的性質完全不一樣。

不過目前科學上還無法定量描述黑洞內部的情況,至於黑洞內部有什麼?以及我們宇宙是否是一個黑洞的問題!都只能說是猜想,雖然沒有科學依據,但萬一猜對了也說不準。

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    2GM/c2的值便被稱為史瓦西半徑,而半徑為史瓦西半徑、質量為M的球體的表面稱為事件視界。就我們所知,在事件視界裡面,沒有任何活動發生。不過鑑於一切信息都無法從裡面傳出,或許存在極其微小的可能,裡面正舉辦一場熱鬧的派對。和本書討論的其他常數不同,史瓦西半徑並非一個嚴格意義上的常數,因為它的數值要取決於質量M。
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    史瓦西半徑史瓦西半徑是任何有質量的物體都存在的半徑,是黑洞的臨界值。小於史瓦西半徑的物體將演變成黑洞,吞噬一切。史瓦西半徑與其質量成正比,質量越大,半徑值越大。比如銀河系中心的黑洞大約有780萬公裡,太陽的史瓦西半徑為三公裡,地球的史瓦西半徑只有九毫米。
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