一個硬幣大小的黑洞,突然出現在地球上,會發生什麼可怕的事情?

2020-08-28 傑瑞科學

「黑洞」,可能是宇宙中最可怕的天體,任何物質和能量進入黑洞的「視界」範圍後,就會因為強大的引力無法逃脫。

如果在地球上突然出現一個黑洞,即使這個黑洞只有一個硬幣大小,會發生什麼可怕的事情呢?

在十八世紀的晚期,當時的科學家提出宇宙中可能存在一種特殊的黑暗天體,這種天體擁有和恆星類似的密度,但是體型卻要大很多倍,這個黑洞的逃逸速度需要超過光速,因此光線都無法逃脫這個天體的引力束縛。

看到這裡或許你已經可以發現,這種天體和現代天文學中的「黑洞」十分類似,但是這個理論基於牛頓的引力理論,牛頓的物理體系存在很多漏洞,對宇宙中的很多天體無法合理解釋,這個「黑暗天體」的理論也就被擱置了下來。

一百多年後,愛因斯坦的相對論問世,科學家們發現,根據廣義相對論中的概念,可以計算出宇宙中真的可能存在逃逸速度大於光速的天體,所謂的逃逸速度,也被稱為第二宇宙速度,是一個物體脫離一個天體引力束縛所需的速度,天體的引力越大,當逃逸速度超越光速時,任何物理都無法脫離這個天體的引力束縛。

雖然關於黑洞的大部分理論不是愛因斯坦提出的,但是黑洞概念是在廣義相對論的基礎下誕生的,到了現代後,科學家對黑洞有了更多的了解,已經有個關於黑洞誕生的完整理論,黑洞的誕生和宇宙中大質量恆星的變化有關,在恆星走到生命終點時,質量足夠的情況下就會變成一個「黑洞」。

如果地球上出現一個硬幣大小的黑洞,會發生什麼事情呢?首先,這個黑洞會造成巨大的災難,其次我們還需要考慮一個問題,是一個和硬幣質量同等大小的黑洞,還是一個和硬幣直徑相同的黑洞。

5克重的黑洞

假如一個硬幣重5克,那麼5克質量的黑洞可能存在嗎?其實並不一定是恆星死亡後才能產生黑洞,黑洞的直接也不一定特別大,1916年卡爾·史瓦西提出了「史瓦西半徑」,他認為任何物質都存在一個被壓縮的臨界值,任何物質的實際半徑小於它的史瓦西半徑時,這個物質就可以被稱為「黑洞」。

太陽的史瓦西半徑是3千米,也就是說,如果我們可以通過某種方式把太陽不斷壓縮,當太陽的半徑小於3千米時,太陽就會變成一個黑洞。在質量不變的情況下,物體的體積越小密度越高,產生的引力也就越大。

根據史瓦西半徑來計算,一個5克重的黑洞,它的直徑是10^(-30)米(10的負三十次方),我們用肉眼完全看不到這個黑洞的存在,通常情況下原子的直徑也在10的負11次方米左右,這個黑洞比原子還要小。

黑洞並不會永遠存在,霍金提出的「霍金輻射」指出宇宙中的黑洞也在不斷的損失自己的質量,體積越小的黑洞損失質量的速度就越快,當一個黑洞輻射完所有的物質後,就會發生一場爆炸後消失。

根據霍金輻射我們可以計算出,這個黑洞在出現後的10^(-23)秒後,就會把5克的質量全部輻射出來,隨後整個黑洞轉化為能量,發生一場巨大的爆炸,甚至比原子彈的爆炸還要劇烈,因此一個5克重的黑洞在出現在地球後的瞬間,就會因為所有的質量被輻射一空,產生一場巨大的爆炸。

和硬幣直徑相同的黑洞

那麼一個和硬幣直徑相同的黑洞出現在地球上會發生什麼事情呢?1元硬幣的直徑是25毫米半徑為12.5毫米,而地球的史瓦西半徑是9毫米,也就是說一個硬幣大小的黑洞比地球還要重。

這個比地球還要重的黑洞引力要比地球更大,整個地球都會被這個黑洞改變運動軌道,隨後被黑洞逐漸吞噬,月球的規律也會因為引力改變,這個黑洞會取代地球繼續圍繞著太陽運動,在未來的某一天輻射完全部的質量後再次發生一場大爆炸後消失。

總結:如果一個質量和硬幣差不多的黑洞出現在地球上,會在短時間內消失並引起一場大爆炸,如果是一個直徑和硬幣一樣的黑洞,可以把整個地球給摧毀吞噬。

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