超級黑洞可以浮在水面上?黑洞沒有裸奇點,但和你想像的不一樣!

研究黑洞的彭羅斯今年終於獲得了諾貝爾獎，以後誰再說黑洞還沒被證實真實存在，就和說美國登月造假一樣，大抵都可以歸入陰謀論那一夥了。

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？

宇宙時空中的黑洞針眼可不是我們想像的針眼，黑洞的針眼是根本無法看見的，因為漏進去的物質質量太大，集中在一個無限小的區域內，讓周圍的時空完全扭曲變形，導致光線都無法逃離出去，因而會在黑洞奇點周圍形成一個黑色的球形視界，也就是我們可以觀察的邊界，黑洞也因此而得名。

這個視界的直徑隨著黑洞質量的增大而不斷增加，視界內就形成了一個我們完全看不見的時空，把奇點包裹起來，因而科學界普遍認為，不存在沒有視界的「裸奇點」。

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？

恆星燃燒完可以燃的燃料，走向生命的終點後，小於太陽質量1.4倍的，就會坍縮成緻密的白矮星，直徑只有數千公裡；大於1.4倍到2.2倍的，會坍縮成中子星，直徑只有10到20公裡；大於3.2倍以上的，就會形成黑洞，直徑比中子星還小，所以密度比中子星還大得多——把地球那麼大的物體壓縮成黑洞，直徑還不到1.8釐米。

有人可能已經在問了，那你怎麼還說黑洞可以浮在水裡，這不是樹新風嗎？

問題的關鍵是黑洞可以無限吸進物質，質量越來越大。而黑洞的半徑與質量成正比，但體積是卻與半徑的立方成正比，密度又與體積成反比，因此黑洞的體積增長率大於質量增長率，導致黑洞的密度會隨半徑增長而減低，黑洞質量越大，密度就越小。質量大到一定程度，密度就可以小於水的密度，當然就相當於可以浮在水面上了。

這裡有一個黑洞密度的計算公式，其中M是黑洞的質量，單位是千克，有興趣的朋友可以進行計算：

p=7.335*10^79/M^2（千克/立方米）

當黑洞的質量達到1.36億個太陽質量時，其密度就等於水的密度了，理論上就可以浮在水面，我們鄰近的仙女座星系中心的黑洞大約是1.1到2.3億個太陽質量，可能已低於水的密度了；

黑洞的質量如果達到37.8億個太陽質量，其密度就和空氣密度差不多了，放到地球上就可以像氣球一樣升到空中，可惜這樣的黑洞直徑達到了112億公裡，地球和它比起來只是一粒塵埃，是誰浮在誰表面呢？

宇宙中質量最大的黑洞，可能存在於類星體TON 618中心，計算表明其達到了660億倍太陽質量，直徑超過1300個天文單位——可以作為對比的是，目前人類發射的飛得最遠的探測器旅行者一號，正處於離太陽150個天文單位，224億公裡處。那麼它的密度是多少呢？0.0000042克/立方釐米，估計快到真空的程度了吧。