黑洞到底長成啥模樣,我說黑洞就像草帽或銅鈸,你信嗎?

2020-12-06 時空通訊

關於黑洞的性質,我們已經討論得夠多了。但黑洞到底什麼形狀,像個啥玩意,這倒是一個很有意思的話題。

現在我們就來充分發揮想像力,分析描述一下,一家之言,僅供討論。

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黑洞是宇宙中存在的一種特殊天體,是大質量恆星滅亡後的屍骸。

這種屍骸是天體食物鏈中的頂級吃貨,通吃一切天體。

在黑洞極端引力範圍,任何靠近它的天體都會被它拉扯撕碎,吃進它肚子裡,落入那無底的深淵。

說黑洞無底,是因為所有的物質都掉落到一個沒有體積的奇點中不見了,去了另外一個世界。

科學家們對這個奇點的描述是:體積無限小、曲率無限大、溫度無限高、密度無限大。

什麼是無限小?一個電子、一個中微子、一個光子也不是無限小。

量子力學認為,人類認識最小的極限是普朗克尺度,這個尺度為1.6x10^-35米,也就是1千億億億億分之一米。

電子尺度為10^-16m,普朗克尺度比電子小1千億億倍。

奇點當然比這個還要小,否則就不叫奇點了,也不是無限小了。

人類目前還沒有發現普朗克尺度的物質,就更別說能夠認識奇點了。

所以現代所有理論在奇點處失效。

因此奇點不是我們世界可以認識的,也不是我們世界的東西,而是超時空另外一個世界的東西。

現代量子力學認為進入黑洞視界內的各種物質都塌縮到了奇點,就是到了其他時空去了,所以黑洞是吃不飽的,因為它把物質都搬到我們無法認知的地方去了。

那麼黑洞是什麼形狀的呢?

前面說了,黑洞實體是一個奇點,對於我們來說就是烏有。

但黑洞無毛理論認為,黑洞哪怕沒有了物質的一切性狀,但還有三個物理量留在我們的世界,這就是質量、角動量、電荷。

因此,這就是我們世界能夠觀測到黑洞的線索。

黑洞奇點無限曲率會在自己周圍形成一個引力場,在這個引力場裡一切物質都將被吞噬,連光線也不例外。

這個引力場呈現球形,與黑洞質量成正比。

這就是我們常說的黑洞史瓦西半徑,計算史瓦西半徑的公式為:

R=2GM/C

式中,R為史瓦西半徑(m),G為引力常量(6.67x10^-11N·m/kg),M為天體質量,C為光速。

宇宙最小的黑洞有太陽質量3倍多,史瓦西半徑約為9000米;已知宇宙中最大黑洞有太陽質量的660億倍,史瓦西半徑約1980億公裡。

這個公式表明,當與質量成正比的一個臨界點,光速都不能逃脫時,這就是一個黑洞。

因此,黑洞就是一個無法看到的黑咕隆咚的球。

這個球有角動量,其角動量是繼承了原天體的角動量,根據角動量守恆定律,物體在一定角速度下,半徑變得越小,旋轉得就會越快。

就像花樣滑冰運動員,當其甩開退旋轉時是很慢的,但當她將身體收縮成最小半徑時,就快速旋轉起來。

因此黑洞的旋轉速度是極快的,有的接近光速。

在黑洞附近的天體及星際物質,被黑洞強大引力所吸引,會在史瓦西半徑周圍形成吸積盤,高速的運行使吸積盤的物質激烈碰撞,迸發出高溫高亮的可見光和強大的能量射線流,這樣人們就能夠觀測到這個黑洞。

在史瓦西半徑的邊緣表面,會有一層吸積盤物質包裹,使人們可以看出黑洞的形狀,這個像一層包膜樣的可見部分,就叫黑洞事件視界,以這層膜為界,就是黑洞可以觀測到和不能觀測到的分界線。

旋轉的角動量會把吸積盤甩成像一個草帽邊,巨大而發亮。從這個角度看,黑洞就像兩個合在一起極速旋轉的草帽,或者一對合起來的民間樂器銅鈸。

就是這樣,感謝閱讀,歡迎討論。

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