黑洞引力那麼大,可以把原子撕碎嗎?

未來探索菌


事實上,黑洞的形成過程就是把原子撕碎的過程(甚至是把一切撕碎的過程)!

我們都知道,我們通常所說的黑洞指的是恆星類黑洞,也就是恆星在燃料耗盡走向死亡的過程中形成的,但並非所有的恆星都會形成黑洞!

當恆星的質量在1.5倍太陽質量以下時(大約),恆星死亡後會形成白矮星,因為恆星在向內坍縮的過程中會受到電子簡併壓的抵抗,與向內的萬有引力取得某種平衡,從而只能形成白矮星,不會繼續向內坍縮!

如果恆星的質量繼續增加,超過1.5倍太陽質量(3倍太陽質量以下),向內萬有引力會佔據上風,電子簡併壓抵擋不住引力的作用,於是電子會被壓縮到原子核,與質子結合形成中子,這就是中子星!

當恆星質量繼續增加,中子簡併壓也徹底被萬有引力打敗,所有物質會繼續向內坍縮,最終形成黑洞!

黑洞裡面到底是一個什麼樣的存在方式目前我們不得而知,因為一旦越過黑洞的事件視界,人類已知的屋裡定律和大自然法則全部失效,我們只知道黑洞會吞噬一切靠近的物體包括信息本身,同時也只能在一定事實基礎上去猜測推論黑洞內部情況!

那麼,您認為黑洞內部是什麼狀態呢?它會像《星際穿越》裡描述的那樣是同樣高維度時空的入口嗎?或者是平行宇宙的入口?


宇宙探索


黑洞的形成就是原子不斷破碎的過程,在恆星的演化過程中,恆星的殘骸不斷的塌縮,對於黑洞來講,即使是中子簡併壓力也無法阻止向內的引力,裡面的基本粒子都會破碎成我們現代物理所無法想象的成分,最終坍縮成為一個奇點的黑洞。

對於恆星的演化過程,當恆星內部核聚變到了鐵元素,其內部物質就無法繼續進行熱核反應了,恆星的演化命運走向完全取決於自身的質量,當小於1.44倍太陽質量時,電子的簡併壓力可以抵抗引力從而形成穩定的白矮星,這就是太陽的結局。

而恆星殘骸在1.44 至3倍太陽質量時,電子簡併壓無法支撐引力,從而繼續塌縮,電子與核內的質子結合形成中子,依靠中子間的簡併壓力來抵抗引力,從而形成中子星。

而當恆星殘骸大於3倍太陽質量時,中子的簡併壓力也不能抵抗引力了,中子也會破碎,整個天體會進一步急劇的坍縮,形成體積無限小的奇點。黑洞其引力巨大,甚至連光都無法逃脫,被黑洞吞噬的物質也隨之破碎。

目前我們對黑洞的瞭解還是很初步,還無法判斷黑洞吞噬的物質和信息到底會不會消失,還有些人認為黑洞吞噬的物質還會從所謂白洞噴出,形成蟲洞,這些白洞和蟲洞當然還是無法驗證的假想理論。


量子實驗室


宇宙間引力最大的天體類型就是黑洞了,它是唯一能讓秒速30萬公里的光都無法逃脫的事物,任何物質來到它的面前,都會瞬間被它秒成渣渣。


一滴水的體積和質量都很小,然而一滴水中卻有1.6萬億億個水分子,每個水分子又有一個氧原子和兩個氫原子組成,所以原子的數量還要在這個數字上乘以3,也就是說可達4.8萬億億個原子,可見每一個原子有多麼的渺小。然而在白矮星上,這些原子間的空隙以及原子裡面的空間將被嚴重壓縮,電子幾乎緊貼原子核流動,這滴水將小到只有用顯微鏡才能看到。



如果在中子星上,就連電子都會被壓縮到質子裡面,成為一個個緊密排列的中子,體積將被進一步縮小。


而如果是在夸克星上,那麼就連中子都會被壓碎,成為組成中子的夸克的狀態,其體積當然會更小。

而如果是在黑洞中,那麼連夸克也不能存在,就別提原子這樣級別的物質了,肯定會被撕碎揉爛虐成渣渣,目前我們甚至無法猜測黑洞中的物質被撕碎壓縮到了什麼程度。



上面提到的幾種大密度天體中,相比較而言,通俗的講白矮星相當於是密集擠壓的無數原子核,中子星則可以看作是一個巨大的原子核,只是這個原子核是箇中子團而已,但是夸克星就更小了,我們可以把它認作是一個巨大的中子。那麼黑洞呢?一般認為黑洞的物質都集中在理論上認為存在的奇點上,這個奇點的體積有多小呢?數學上認為體積為0,這無疑會讓人無法相信,其實不但是我們普通人難以理解,很多科學家也難以相信,所以常常把黑洞的奇點解釋為體積無限小而密度無限大,在這個小小的奇點上,我們通常所講的基本粒子都將難以正常存在,那裡的一切還都不為人知。


科普大世界


答:理論上是可以的,別說黑洞,就是中子星也可以把物質的原子結構破壞。


黑洞是宇宙中引力最強的天體,大質量恆星在演化末期,經過超新星爆發後就有可能形成黑洞;現代天文學認為黑洞奇點是一個半徑無限小,密度無窮大的點,其引力完全可以破壞原子結構。

宇宙中的極端天體排行——白矮星-中子星-夸克星-黑洞:

(1)在白矮星中,原子在萬有引力作用下緊緊地擠到一起,密度高達每立方厘米0.1~10噸,由電子簡併壓力抵抗萬有引力,使得原子不會繼續塌縮;

(2)中子星,當白矮星的質量大於錢德拉塞卡極限(1.44倍太陽質量)時,原子結構將被徹底壓碎,電子墜入原子核,與質子結合成中子,此時由中子簡併壓力抵抗著萬有引力,白矮星塌縮成中子星,密度高達每立方厘米數億噸;

(3)夸克星,理論預言中子星質量大於奧本海默極限(大約3倍太陽質量)時,中子結構也將被壓碎,形成由夸克組成的天體;

(4)黑洞,如果夸克星的質量再大,將沒有任何力量能阻擋萬有引力的塌縮,天體瞬間塌縮成一個奇點,形成黑洞。

所以,以黑洞的引力,是可以把原子壓碎的,至於壓碎後的物質是什麼,目前還沒有理論能準確地進行描述,黑洞奇點是當前理論失效的地方。


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艾伯史密斯


撕碎這個詞不太恰當,壓碎比較合適。之所以形成黑洞,是因為物質本身已經沒有了最基本的結構,所以霍金指出,任何掉落黑洞的物質都不將具有任何信息,而信息是建立在物質結構上的。


事實上,還不用到黑洞這種量級的引力和密度,原子就已經承受不了了,比如中子星。

中子星是宇宙中目前人類可觀測的密度最高,引力最強的可見天體,它被認為是黑洞的前身。是某個大質量恆星死亡後塌縮為中子星仍然具備繼續塌縮的條件,最後演化為黑洞的。

簡單地說,當一顆恆星死亡後,最終會有三個結果,質量小的,會塌縮白矮星,白矮星的密度可達每立方厘米幾十噸,這種密度就是原子級的密度,雖然密度也非常大,但還在正常物質結構能達到的最大密度範圍內,也就是原子仍然具有完整結構。



而大質量恆星死亡後,由於巨大的物質塌縮產生的壓力是如此之大,原子的電子簡併壓也承受不起了,導致核外電子被壓到原子核中,同質子中和為中子,使原子變得僅由中子組成,這個時候,原子已經不具備完整形態了,可以說它的密度是原子核級別的密度,其密度高達每立方厘米20億噸,強大的引力已經可以扭曲光線了。



如果塌縮產生的壓力連以中子形態都無法抗衡,那麼可以這樣說,黑洞就生成了,這個時候,物質究竟以何種密度存在是不得而知了,超出了人類認知範圍。

所以別說黑洞,到達中子星級別的密度,原子就不存在原子結構了,可以說是被壓碎的。


良良引力波



黑洞的形成過程就是用引力一步步“壓碎”物質的過程,所以說原子是抵抗不了黑洞強大的引力的。

最早預測到黑洞存在的是德國的卡爾史瓦西,他通過計算獲得了愛因斯坦引力場方程的一個真空解,這個解表明如果把巨量的物質堆積在一個地方,那麼這些物質的巨大引力就會使自身一直坍縮,構成物質的原子和原子核還有中子和夸克都擋不住這種向內坍縮的巨大引力,所以它們都會被壓碎,而夸克之後就在沒有東西可以抵抗這種巨大的引力了,於是就產生了一個黑洞。

雖然卡爾史瓦西預測了黑洞的存在,但是最起名“黑洞”的是美國物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒,當時是為了解釋大質量超巨星坍縮現象而發明出來的。

我們宇宙中的黑洞都是由大質量恆星演變而來的,我們的太陽是一箇中等質量恆星,死亡後會以紅巨星的形態燃燒幾百萬年,最後被自身引力變成一個每立方厘米重量達到十幾噸的白矮星。

如果恆星的質量再比太陽大一點,那麼死亡後的引力會把這個恆星的內核的原子壓碎,變成一箇中子和中子擠在一起的中子星,中子星的密度是每立方厘米一億噸甚至十億噸。


當恆星的質量超過三倍太陽質量後,死亡時就有可能變成一個黑洞,這是因為大質量恆星死亡後產生的引力連中子和夸克都能壓碎,夸克之後已經沒有物質可以抵抗這種引力了,所以就產生了連光都飛不出去的黑洞。

所以說黑洞是可以把原子給撕碎的,宇宙中沒有物質可以抵抗黑洞。


宇宙探索未解之迷


謝謝 @悟空小秘書 信任邀答。

所謂“把原子撕碎”,就是黑洞的質量足夠大,萬有引力足夠大,將核外電子壓塌在原子核上,這是有可能的。

空說無憑,怎麼計算呢?假設銀河系中心的人馬座A*就是黑洞,質量為400萬個太陽,即:M=4e6×2e30=8e36kg。

假設有一試驗物體質量m=1kg,黑洞引力場半徑R=10000m。則此處引力為:F=GMm/R² =6.67e-11×8e36×1/1e8=5.3e8牛...(1)。

這個向內的引壓力,能否將核外電子壓塌呢?這取決於質子以光速自旋的引力勢能梯度,即質子的反彈力:F=▽·Ep=mc²/r。

已知質子半徑:r=0.15e-15m,質子質量:m=1.73e-27kg。則:F=1.73e-27×9e16/0.15e-15=1e6牛...(2)。

顯然,(1)>(2),黑洞可以將原子撕碎,變成所謂的中子湯(neutronic soup)。

物理新物視野,旨在建設性新思維,共同切磋物理/邏輯/雙語的疑難問題。


物理新視野


黑洞引力那麼大,可以把原子撕碎嗎?

我們所指的黑洞一般是恆星型黑洞,這是超大型恆星在超新星爆發的條件下能形成的黑洞!當然對恆星的質量會有一些要求,但我們知道,一旦天體形成黑洞將不再具有原有天體的一切特性,僅僅會保留質量、電荷與角動量這三個要素......

簡單的理解就是,只要能形成黑洞,那麼之前的天體是什麼已經不重要了,或者之前的天體發展到哪個階段是什麼物質統統都無所謂(其實恆星在超新星爆發前夕狀態都類似),一旦坍縮成黑洞,將不再具有原來物質的物理特性,只會繼承坍縮前恆星核的質量與電荷以及角動量而已!

但恆星形成黑洞有比較嚴格的條件,只有在超新星爆發時內核質量超過3.2個太陽質量(奧本海默極限)時才有可能坍縮成黑洞,如果在3.2-1.4倍太陽質量之間,則是中子星,和1.44以下0.8個太陽質量以上,則是白矮星.....

也就是說恆星形成黑洞時,將連續突破電子簡併壓力與中子簡併壓力,甚至突破傳說中的夸克進入黑洞的世界,也就是說,當天體的引力突破中子簡併壓力時,真正意義上完整的原子核就已經不再存在!

假如太陽坍縮成黑洞的話,它的史瓦西半徑約為2.9千米,1000克質量的物體在其視界處與距離視界表面一米處的引力差大約為10^9牛頓,這個力量差也許可以讓任何物質結構崩潰!

黑洞的超高溫吸積盤以及它所爆發的X射線就是掉落黑洞物質的在背吞噬以前發出的最後吶喊!!


星辰大海路上的種花家


黑洞是宇宙中唯一能秒殺萬物的天體,它無與倫比的強引力讓即使是30km/s的光速也難逃魔掌,很有“神通廣大的孫悟空也逃不出如來佛祖手掌心”的意味。一切物質包括原子都會在它的強引力下撕碎成非物理性質的東西,也就是化為“空無”。



原子很微小,50萬個原子才能排列出一根頭髮絲大小。原子內部由質子,中子,電子構成,而質子和中子由夸克構成。目前的科學理論中夸克和電子不可再分,是現今物理學中最小的宇宙基本粒子。


起初,原子在黑洞很遠距離時,就會被黑洞大潮汐力吸進它的巨大吸積盤;然後沿著螺旋狀態下掉入黑洞撕裂成基本微粒子,最後在黑洞中心變得什麼都不是的“虛無”;最後與黑洞之中的奇點融合為一體。

有的物理學家認為一部分粒子會被黑洞拋出噴射來。

黑洞是質量無限大,引力無限大,溫度無限高,密度無限大,體積無限小(有科學家認為黑洞體積為0),當今物理學無法解釋的天體。黑洞跟中子星形成過程類似,可能由比太陽☀大幾倍,幾十倍的恆星塌縮演化而來。


弄潮科學


我曾經聽過一個宇宙探索節目,是百家講壇裡說的關於黑洞的概念。

黑洞確實會吸收萬物,包括中子,但是聽百家講壇里老師說-霍金解釋到,許多的原子或者質子有強有弱,有的厲害有的弱小。幾千萬或者幾億個原子或者質子進入到黑洞中,大家一起在黑洞裡面衝,霍金說一定會有幾個能衝出去,之後慢慢的附著在衝出去的地方,把黑洞打開一到口子,之後越聚越多,這樣慢慢的黑洞就被撐開了。

這就是霍金提出的來的。因為他覺得現在所有人都說黑洞吞噬,那麼什麼能制衡黑洞,因為他認為力都是有對抗的。所以提出這個來的。最後他說,黑洞撐開後就會當初黑線,這個黑線包涵了之前黑洞所吞噬的所有物質和力量,之後這些物質被放出來後就形成了新的宇宙。達到一個平衡

當然我說的不全面,但是大概意思就這樣。謝謝大家






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