一個1立方厘米的黑洞接近地球會怎樣?

阪東秀人


答:以史瓦西半徑作為黑洞的半徑,地球的史瓦西半徑為9毫米;那麼一立方厘米的黑洞,對應的史瓦西半徑(球)為6毫米,質量比地球小30%,會瞬間把地球吞噬掉。


假如6毫米半徑的黑洞接近地球時,會發生如下情況:

(1)黑洞到達月球軌道時,地球就受到黑洞引力的嚴重影響,火山爆發、地震不斷;此時的黑洞,可以看做一個70%地球質量的天體在接近地球;

(2)黑洞繼續靠近地球時,地球的完整結構被破壞,地殼開始解體;

(3)在黑洞距離地球1萬公里時,開始有地球物質被黑洞吸走;

(4)繼續接近地球時,地球整體結構將解體,大量地球物質被黑洞吸走;

(5)然後兩者相互靠近,整個地球被黑洞吞噬,形成一個更大質量的黑洞;


黑洞是宇宙間最極端的天體,在黑洞周圍的引力場非常強,黑洞有一個體積無窮小的奇點,一切進入黑洞的物質都將塌縮到奇點。

在黑洞周圍存在一個光也無法逃離的區域,該區域的邊緣叫做“黑洞視界”,大小為史瓦西半徑。

黑洞本身並沒有體積可言,如果我們把史瓦西半徑內的區域看做黑洞主體,那麼黑洞的大小將和黑洞質量成正比。


如此定義,那麼地球塌縮成黑洞後,對應的史瓦西半徑大約為9毫米,1立方厘米的體積對應球的半徑為6毫米,雖然體積很小,但是黑洞不懼任何常規天體,就算是太陽也會被它吞噬。

在實際當中,黑洞的質量一般都非常大,最小的都比太陽質量大好幾倍;在理論上,黑洞的質量可以無限大,但是卻不能無限小,理論上黑洞的最小質量為普朗克質量(大約21微克)。

但是這麼小的黑洞,會很快因為霍金輻射而蒸發殆盡;對於地球質量大小的黑洞,唯有在宇宙大爆炸早期能夠形成,叫做原生黑洞,目前天文觀察還未證實原生黑洞的存在。


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艾伯史密斯


那得看它是如何接近的。接近的速度和角度,決定了地球是被它吞噬還是倖存下來。但即便地球能倖存,我們也肯定會完蛋。

其實有一個偽永動機的科幻概念,就是在太空中搞一個繞地球運轉的微型黑洞,然後,我們只需要往這黑洞裡扔東西進去,就能收穫大量能量。但是體積一立方厘米的黑洞(按史瓦西半徑算)的質量有點大,不適合這個用途。不妨讓我們硬核一點,來真的算算,這樣的一個黑洞到底質量有多大。

圖示:冥王星和喀戎組成雙矮行星系統,冥王星-卡戎系統的質心,落在兩個天體之外的宇宙空間中,因此嚴格說,喀戎並沒有真的繞著冥王星公轉,這是因為兩者的質量差異不是太大,就會造成這種情況。而一個1立方厘米的黑洞(按史瓦西半徑算)的質量已經相當大了。


黑洞質量

體積一立方厘米,那麼半徑就等於:0.62035釐米

那麼將其代入史瓦西半徑公式,計算出質量為:4.19155*10^24千克

用月亮作為標準,那麼這個黑洞的質量為幾個月亮呢?

月亮的質量為7.36*10^22千克,這就是說這個黑洞的質量相當於100個月球。

如果用地球的質量為標準(5.972*10^24千克),這個黑洞的質量大約為0.7個地球的質量。

如果這個黑洞用非常慢的速度,並且角度合適,當它從遙遠的太空靠近地球時,忽略太陽系中所有其他行星衛星,那麼黑洞和地球之間是有可能形成雙方互相繞轉的軌道。

黑洞的引力場和地球的引力場彼此相互作用,也許最終地球和黑洞之間能形成一個彼此繞轉的體系。因為它和地球質量相似,只是略小,所以它難以成為地球的標準衛星。讓我們看看冥王星和它的衛星喀戎的例子。但即便是這樣的結果,對於現在地球上的所有生命來說都已經是滅頂之災,因為引力引發的巨大潮汐,以及地質活動的劇烈增加,巨型火山、地震爆發將成為家常便飯,因為真要形成這樣的繞轉體系,就需要一個剎車機制,而這個機制中釋放出來的能量,將引發地球地質條件發生劇烈變化。

這讓我想起,二疊紀生物大滅絕,距今大約2.51億年。這次大滅絕事件,差點將第七複雜生命一網打盡,據估計當時地球上高達七成的陸生脊椎動物,以及近乎96%的海洋中的生物消失,甚至連昆蟲都受到重創,要知道此後的大滅絕中昆蟲家族基本都安然無恙,但這次大滅絕非常不同,二疊紀大滅絕時,昆蟲家族同樣遭受重創,共計57%的科和83%的屬徹底消失。這次滅絕事件,花了數百萬年事件,才被修復,地球又變成了生命的樂園。而其發生原因,至今不是很明朗,包括小行星撞擊、超級火山爆發等猜想。而如果一個大質量天體從地球“旁邊”飛過,大概就能產生這樣的效果。

唯一能毀滅黑洞的是霍金輻射,任何行星和恆星,一旦落入黑洞範圍中,那麼它們都只會讓黑洞越長越大

圖示:2008年6月,費米伽馬太空望遠鏡,觀察到疑似霍金輻射的現象。

但是,在黑洞質量不增長的情況下,一個質量為10^12千克的黑洞,也需要上百億年時間才能蒸發殆盡,黑洞質量越大壽命就越長。而霍金輻射是唯一已知,會讓黑洞消失的可能物理機制。不過,許多物理學家並不接受霍金輻射,他們認為黑洞這種怪獸天體,將真正永恆的存在下去。

圖示:一顆圍繞銀河系中心超大質量黑洞(400萬太陽質量)公轉的恆星,它每16年繞黑洞運行一週。

圖示:在銀河系中心有一小群恆星在圍繞銀河系中心黑洞高速運動。這些恆星就是殘存的幸運者,沒有被黑洞直接吞噬。



三思逍遙


一立方厘米的黑洞看上去像個玻璃彈珠差不多,如果這麼小的一個東西靠近地球的話,結果很嚇人,因為它會把地球吃掉的。

可能有的朋友不相信會這樣,然而根據現有的理論推測就是這樣的,黑洞不管你的個頭有多大,只要你不是比它大的黑洞,它就照吃不誤,不要說地球,就是太陽也會被它吃掉。



一立方厘米黑洞的質量實際上和地球的質量差不多了,因為把地球這麼大質量的物體變成一個黑洞的話,它的史瓦西半徑不過0.9釐米,也就是說它會成為一個看上去直徑大約1.8釐米的小黑球,因此一立方厘米黑洞的質量比地球小不多少,如果把這個小黑洞放到地球表面的話,那麼它會迅速的吸取地球上的物質,很快將地球變成自己的吸積盤,不用多長時間,整個地球也就消失於這個小黑球裡面了,再看看這個小黑球,直徑也只是變大到了4釐米左右。


即便把這個小黑洞放到太陽的表面也一樣,它會迅速鑽到太陽裡面開始大量吸取物質,最終會把整個太陽都吸進肚子裡,因為黑洞從來不懼怕物質太多,在超過太陽質量30倍的大質量恆星發生超新星爆發的時刻,實際上它的核心就是產生了一個小黑洞,這個小黑洞迅速吸取了恆星中的絕大部分物質,成為一顆恆星級黑洞。


不過宇宙中到底有沒有或者允不允許存在一立方厘米大小的黑洞,目前還並無定論,已發現的質量最小的黑洞是恆星級黑洞,它們的質量至少相當於太陽的三倍,而星系中心的大質量黑洞通常都在太陽質量的幾十萬倍以上。


科普大世界


這個題意非常含糊,一個立方厘米的黑洞是什麼意思?要知道黑洞的體積並不代表黑洞的實體,只是一個空間。

黑洞是一種特殊的天體,實際上黑洞裡的情況並不被人類所認知,現存的理論全部在黑洞裡失效,這是因為理論上黑洞中心只是一個奇點,一個無限緻密無限小無限曲率的奇點。

這個奇點沒有體積,也就是說黑洞的實體是沒有體積的。人們觀測到的黑洞只是有一個空空如也的空間,一旦進入這個空間,連光線都無法逃逸。

這是因為在黑洞中心的奇點作用下,產生了一個事件視界,也就是史瓦西半徑,在這個半徑範圍內就是黑洞引力的一統天下,任何物體進入這個視界,都將化為烏有。

黑洞實體-就是那個奇點變成了什麼東西,科學界無法解釋,就像大爆炸的奇點一樣,不是我們這個時空的東西。

物質濃縮到極點化為烏有就變成了超時空的東西,人類就無法解釋了。

有的科學家認為奇點裡面是一種叫量子真空的東西,這個東西懸乎得很,極小極小的玩意能夠容納極大極大的能量。這種假設無法驗證。

所以黑洞的質量除了中心奇點,所謂史瓦西半徑的空空如也天區什麼也沒有,當物質墜入這個空間後,就會快速向奇點墜落,最終在奇點中變成最簡單的東西,不管進去的是什麼物質,其所帶的原有信息都會消失。

現在明白了把?黑洞根本切割不出一塊一立方厘米的玩意出來。

我們現在看到的黑洞都是大質量天體死亡時發生超新星大爆炸後,拋棄外圍物質,中心緻密物質坍縮形成的黑洞。

一個約30個太陽質量的恆星死亡才有可能坍縮成黑洞,一個8倍以上太陽質量的恆星,死亡後一般只能形成一箇中子星。中子星的質量超出奧本海默-沃爾可夫極限就會繼續坍縮成黑洞。

黑洞開始不會很大,形成之後不斷吸積周圍天體物質,甚至出現蛇吞象的場景,一個小的黑洞會拉扯吞下一顆巨大的恆星。

這樣黑洞就會越來越大,我們銀河系中心“人馬座A”黑洞的質量,就有400萬倍太陽質量。宇宙中目前發現的最大黑洞叫SDSS J140821.67+025733.2,其質量是太陽的180億倍。

這個宇宙小黑洞只有太初黑洞,就是宇宙大爆炸之初才會有一些很小的黑洞,但這只是一種理論存在,迄今為止,人類還沒有觀測到這種實體。

如果地球這麼大質量的黑洞,它的史瓦西半徑只有8.86毫米,太陽這樣大質量的黑洞就會有2.952公里的史瓦西半徑。

其計算公式為:

如果題主的意思是地球這麼小的黑洞接近地球會怎麼樣,那時空通訊告訴你,當然會慢慢吃掉地球。

如果真有約1個立方厘米體積的黑洞視界,即史瓦西半徑的黑洞,請大家記住,這個黑洞絕不是這麼大的黑洞實體,而是黑洞的影響範圍。

即使這麼小的黑洞中心實體還是一個沒有體積的奇點,一立方厘米只是其引力影響的範圍。

這個黑洞只要靠近地球,必須完全靠近地球,這個史瓦西半徑直接靠在地球上,才會對地球物質產生吸積作用。越小的黑洞吸積越慢,因此這種1釐米的小黑洞吸積開始會很慢,隨著吸進質量的不斷增加,吸積會逐漸增快。

這種黑洞不但會吸積地球,如果靠近了太陽還會吸積太陽,最終通過吃掉三四個太陽,變成一個真正達到質量要求的黑洞。因為人類直至目前為止,發現質量最小的黑洞大約有3.8倍太陽質量。

不過這麼小的黑洞要吃掉太陽可能要很長的時間,越小的黑洞吸積就相對越慢。

理論上人工製造的微型黑洞可以在大型對撞機裡形成,但由於黑洞太小太小,絕大多數還沒有吸積之前就魂飛魄散了(蒸發了)。

科學家預測,這種微型黑洞即使能夠吸積,吸收1個質子需要100個小時,吸收100個質子需要1年,而吸收1毫克物質就要天荒地老了,宇宙毀滅也還沒有吸收完。

所以許多人擔憂人工製造黑洞會毀滅地球和人類,完全沒有必要。

而這種微小的黑洞,包括史瓦西半徑半釐米到1釐米的黑洞,至今從來沒有被發現過。

時空通訊觀點,歡迎點評討論。


時空通訊


根據史瓦西半徑公式:

r=2GM/c^2

對於一個體積為1立方厘米的黑洞(事件視界所圍成的空間),它的史瓦西半徑為0.62釐米,質量為4.177×10^24千克,相當於地球質量的70%。

有答主認為這麼小的黑洞會瞬間蒸發,但其實這是錯誤的。根據霍金輻射原理推導出的黑洞壽命公式:

由此可以計算出體積為1立方厘米的黑洞所擁有的壽命達到了6.13×10^57秒,即1.94×10^50年,這要比目前宇宙的年齡長得多。因此,這個黑洞並不會因為霍金輻射而瞬間蒸發,它可以存在非常久的時間。

這麼小的黑洞無法從大質量恆星坍縮中形成,因為由恆星形成的黑洞所擁有的質量至少為太陽3倍。但在宇宙最初時刻,由於密度波動可能會產生一些質量很小的原初黑洞。

如果這種黑洞靠近地球,這會給地球帶來毀滅性的災難。對於質量很小的黑洞,它們會產生超強的潮汐作用。只要地球足夠接近黑洞的事件視界,黑洞對地球產生的不均勻引力作用足以扯碎地球。最終,黑洞會逐漸吞掉地球碎片,使其質量和視界變得更大一些。


火星一號



對於這個問題我們可以從兩個方面來考慮。首先讓我們來看一下,如果這樣大小的黑洞真實存在,那麼當它接近地球的時候會發生什麼情況。為了理解這個問題,讓我們先看一下如果我們的地球被壓縮成一個黑洞,那麼大小將會有多大呢?簡單的估算之後,將會發現,我們地球如果從現在的半徑6400公里被壓縮到0.9釐米的時候,可以變成一個黑洞。那麼對應的體積大約是3立方厘米。也就是說一個1立方厘米的黑洞,到時所包含的質量將是我們地球質量的三分之一。當它靠近我們地球的時候,我們地球明顯會感覺到它的引力效應,比如會對地球上的漲潮落潮等現象產生比較大的影響。如果它與地球發生碰撞,因為非常的緻密,所以地球無事物可以承受,地球會被慢慢的蠶食掉,那麼這個黑洞的質量將會逐漸變大。


那麼另外一個就是這樣大小的黑洞能否產生。儘管這樣的黑洞不能通過恆星演化的方式產生,然而還是有可能在宇宙早期產生,我們把這類黑洞稱之為原初黑洞,它們的質量可以分佈在一個很廣的範圍之內,有可能比地球的質量還要小。


總而言之,當這樣的黑洞靠近地球的時候,會對地球產生比較強的引力效應。


黑洞來客


如果真的這個黑洞只有1立方厘米,那麼不好意思,這個黑洞會瞬間蒸發,就像一個地球大小的核彈爆炸,把地球炸飛。



這不是危言聳聽,黑洞想要穩定,必須質量達到一定限度,即奧本海默極限:大於3個太陽的質量的天體,才有可能自發形成黑洞。並且,即便是形成黑洞,黑洞也會慢慢發出輻射(霍金輻射),從而慢慢蒸發。這個蒸發的快慢,和黑洞質量大小密切相關,質量越大,蒸發越慢,質量越小,蒸發越快。特別是小於奧本海默極限的黑洞,會劇烈蒸發,類似於爆炸。



史瓦西半徑是衡量一個黑洞大小的尺度,在史瓦西半徑內,光線是逃不出去的。太陽的理論史瓦西半徑大概是3千米,地球的理論值是0.9釐米。自然界能夠自發形成的最小黑洞史瓦西半徑應是太陽的3倍,約9千米。這裡不知道中那個溫和的黑洞“卡岡圖雅”是不是就是這樣一個最小的黑洞。



因此,一個直徑只有1釐米的黑洞,絕對無法自然形成,而是某種未知力量壓縮它而形成的。這樣形成的黑洞,內部引力根本不足以很穩定地維持內部物質的斥力,故而霍金輻射很強,蒸發非常劇烈。幾乎是像核彈爆炸一樣就把物質都給噴發出來了。這要放在地球上或者接近地球爆炸,我們就都去見上帝吧。


科學探秘頻道


這顆小黑洞會不斷吸收地球,雖然個頭小,但食量驚人,而且就算地球整個被吞下去,這小黑洞也不會變多大,畢竟原先人家的質量就已經達到地球的70%,沒錯就是在體積為1立方厘米時。

其實說黑洞有體積是不太恰當的,平時我們在電視節目或者相關圖片看到的黑洞就是一個黑色球體,體積指的就是這個黑色球體的體積,但這其實只是事件視界的邊緣(在這個邊緣裡面,光都無法逃脫),黑洞的本質就是裡面的一個奇點,體積無窮小。

最後再說一下這個小黑洞的壽命,因為我們常說黑洞的壽命是和質量呈正比的,也就是越小的黑洞壽命越短,注意了,這裡指的是質量小,而咱們這有著地球70%質量的黑洞,它的壽命比目前138億年的宇宙還要長。


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賽先生科普


首先糾正一個問題,黑洞沒有大小,它是密度無窮大,體積無限小,時空曲率無限高的一個奇點。在黑洞面前,現實的一切物理定律對其都無效。

黑洞是質量足夠大的恆星在即將滅亡時,核心受自身重力影響逐漸發生塌陷,甚至到密度異常大的中子星時,中子之間的排斥力也無法抵消這種重力,從而使中子被碾成齏粉,形成一個密度無限大的一個天體。在黑洞面前,一切物理規律都將失效,因此,題主所說的1立方厘米對於黑洞也不適用,黑洞的引力無限強大,以至於連光子都不能從其中逃逸,因而天文學上是不可能通過肉眼觀測發現黑洞的。

黑洞儘管是質量足夠大的恆星所形成的,但是黑洞本質上還是一個有質量的天體,當其靠近地球時,如果地球有足夠的速度,可以在近黑洞點掙脫黑洞進行逃逸,但大部分情況還是會被黑洞俘獲繞黑洞運動,並最終被黑洞吞噬。


博阿士


黑洞嘛。目前看來還只是一種假設而已,很多的科學家認為黑洞並不存在,至於說到黑洞的大小問題。只有兩種可能,一種就是黑洞的體積無限小,就是通常所說的奇點,也被成為”物理黑洞”;另外還有一種黑洞,它的體積可以很大,甚至可以有太陽系這麼大,這被稱為“暗能量黑洞”。

題目中所說的這種體積為一立方厘米的黑洞按照理論是不存在的,因為事實上黑洞並沒有大小,按照“物理黑洞”來看,黑洞的體積只能是無限小,小到你根本不可能看到,事實上你也的確看不到黑洞,因為黑洞的質量無限大,曲率無限大,甚至連光接觸了黑洞以後都不能夠逃逸,所以說黑洞根本不可能被看到,哪有所謂的大小之分呢?


黑洞是大質量恆星生命末期的一種演變結果,如果質量不夠大的話那麼它就會演變成白矮星,一立方厘米白矮星的質量幾十噸,當然這對地球根本造不成威脅,但是黑洞就不一樣了,它的質量可以大到你無法想象,它接近地球的結果就是地球最終會被它吞噬,地球會在黑洞的巨大引力下被撕裂,壓碎,壓縮成無限小,併成為黑洞的一部分,對於黑洞來說黑洞根本就不會有任何的改變,並且會在吞噬了地球之後進而吞噬整個太陽系,一點一點地擴張。

但是呢。黑洞也是有很多種的,霍金就曾經說過如果一個黑洞的質量足夠小的話,它就很有可能自己蒸發,而且速度很快,當然也有可能突然爆炸,那麼地球也會遭滅頂之災的!


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