黑洞引力那么大,可以把原子撕碎吗?

未来探索菌


事实上,黑洞的形成过程就是把原子撕碎的过程(甚至是把一切撕碎的过程)!

我们都知道,我们通常所说的黑洞指的是恒星类黑洞,也就是恒星在燃料耗尽走向死亡的过程中形成的,但并非所有的恒星都会形成黑洞!

当恒星的质量在1.5倍太阳质量以下时(大约),恒星死亡后会形成白矮星,因为恒星在向内坍缩的过程中会受到电子简并压的抵抗,与向内的万有引力取得某种平衡,从而只能形成白矮星,不会继续向内坍缩!

如果恒星的质量继续增加,超过1.5倍太阳质量(3倍太阳质量以下),向内万有引力会占据上风,电子简并压抵挡不住引力的作用,于是电子会被压缩到原子核,与质子结合形成中子,这就是中子星!

当恒星质量继续增加,中子简并压也彻底被万有引力打败,所有物质会继续向内坍缩,最终形成黑洞!

黑洞里面到底是一个什么样的存在方式目前我们不得而知,因为一旦越过黑洞的事件视界,人类已知的屋里定律和大自然法则全部失效,我们只知道黑洞会吞噬一切靠近的物体包括信息本身,同时也只能在一定事实基础上去猜测推论黑洞内部情况!

那么,您认为黑洞内部是什么状态呢?它会像《星际穿越》里描述的那样是同样高维度时空的入口吗?或者是平行宇宙的入口?


宇宙探索


黑洞的形成就是原子不断破碎的过程,在恒星的演化过程中,恒星的残骸不断的塌缩,对于黑洞来讲,即使是中子简并压力也无法阻止向内的引力,里面的基本粒子都会破碎成我们现代物理所无法想象的成分,最终坍缩成为一个奇点的黑洞。

对于恒星的演化过程,当恒星内部核聚变到了铁元素,其内部物质就无法继续进行热核反应了,恒星的演化命运走向完全取决于自身的质量,当小于1.44倍太阳质量时,电子的简并压力可以抵抗引力从而形成稳定的白矮星,这就是太阳的结局。

而恒星残骸在1.44 至3倍太阳质量时,电子简并压无法支撑引力,从而继续塌缩,电子与核内的质子结合形成中子,依靠中子间的简并压力来抵抗引力,从而形成中子星。

而当恒星残骸大于3倍太阳质量时,中子的简并压力也不能抵抗引力了,中子也会破碎,整个天体会进一步急剧的坍缩,形成体积无限小的奇点。黑洞其引力巨大,甚至连光都无法逃脱,被黑洞吞噬的物质也随之破碎。

目前我们对黑洞的了解还是很初步,还无法判断黑洞吞噬的物质和信息到底会不会消失,还有些人认为黑洞吞噬的物质还会从所谓白洞喷出,形成虫洞,这些白洞和虫洞当然还是无法验证的假想理论。


量子实验室


宇宙间引力最大的天体类型就是黑洞了,它是唯一能让秒速30万公里的光都无法逃脱的事物,任何物质来到它的面前,都会瞬间被它秒成渣渣。


一滴水的体积和质量都很小,然而一滴水中却有1.6万亿亿个水分子,每个水分子又有一个氧原子和两个氢原子组成,所以原子的数量还要在这个数字上乘以3,也就是说可达4.8万亿亿个原子,可见每一个原子有多么的渺小。然而在白矮星上,这些原子间的空隙以及原子里面的空间将被严重压缩,电子几乎紧贴原子核流动,这滴水将小到只有用显微镜才能看到。



如果在中子星上,就连电子都会被压缩到质子里面,成为一个个紧密排列的中子,体积将被进一步缩小。


而如果是在夸克星上,那么就连中子都会被压碎,成为组成中子的夸克的状态,其体积当然会更小。

而如果是在黑洞中,那么连夸克也不能存在,就别提原子这样级别的物质了,肯定会被撕碎揉烂虐成渣渣,目前我们甚至无法猜测黑洞中的物质被撕碎压缩到了什么程度。



上面提到的几种大密度天体中,相比较而言,通俗的讲白矮星相当于是密集挤压的无数原子核,中子星则可以看作是一个巨大的原子核,只是这个原子核是个中子团而已,但是夸克星就更小了,我们可以把它认作是一个巨大的中子。那么黑洞呢?一般认为黑洞的物质都集中在理论上认为存在的奇点上,这个奇点的体积有多小呢?数学上认为体积为0,这无疑会让人无法相信,其实不但是我们普通人难以理解,很多科学家也难以相信,所以常常把黑洞的奇点解释为体积无限小而密度无限大,在这个小小的奇点上,我们通常所讲的基本粒子都将难以正常存在,那里的一切还都不为人知。


科普大世界


答:理论上是可以的,别说黑洞,就是中子星也可以把物质的原子结构破坏。


黑洞是宇宙中引力最强的天体,大质量恒星在演化末期,经过超新星爆发后就有可能形成黑洞;现代天文学认为黑洞奇点是一个半径无限小,密度无穷大的点,其引力完全可以破坏原子结构。

宇宙中的极端天体排行——白矮星-中子星-夸克星-黑洞:

(1)在白矮星中,原子在万有引力作用下紧紧地挤到一起,密度高达每立方厘米0.1~10吨,由电子简并压力抵抗万有引力,使得原子不会继续塌缩;

(2)中子星,当白矮星的质量大于钱德拉塞卡极限(1.44倍太阳质量)时,原子结构将被彻底压碎,电子坠入原子核,与质子结合成中子,此时由中子简并压力抵抗着万有引力,白矮星塌缩成中子星,密度高达每立方厘米数亿吨;

(3)夸克星,理论预言中子星质量大于奥本海默极限(大约3倍太阳质量)时,中子结构也将被压碎,形成由夸克组成的天体;

(4)黑洞,如果夸克星的质量再大,将没有任何力量能阻挡万有引力的塌缩,天体瞬间塌缩成一个奇点,形成黑洞。

所以,以黑洞的引力,是可以把原子压碎的,至于压碎后的物质是什么,目前还没有理论能准确地进行描述,黑洞奇点是当前理论失效的地方。


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艾伯史密斯


撕碎这个词不太恰当,压碎比较合适。之所以形成黑洞,是因为物质本身已经没有了最基本的结构,所以霍金指出,任何掉落黑洞的物质都不将具有任何信息,而信息是建立在物质结构上的。


事实上,还不用到黑洞这种量级的引力和密度,原子就已经承受不了了,比如中子星。

中子星是宇宙中目前人类可观测的密度最高,引力最强的可见天体,它被认为是黑洞的前身。是某个大质量恒星死亡后塌缩为中子星仍然具备继续塌缩的条件,最后演化为黑洞的。

简单地说,当一颗恒星死亡后,最终会有三个结果,质量小的,会塌缩白矮星,白矮星的密度可达每立方厘米几十吨,这种密度就是原子级的密度,虽然密度也非常大,但还在正常物质结构能达到的最大密度范围内,也就是原子仍然具有完整结构。



而大质量恒星死亡后,由于巨大的物质塌缩产生的压力是如此之大,原子的电子简并压也承受不起了,导致核外电子被压到原子核中,同质子中和为中子,使原子变得仅由中子组成,这个时候,原子已经不具备完整形态了,可以说它的密度是原子核级别的密度,其密度高达每立方厘米20亿吨,强大的引力已经可以扭曲光线了。



如果塌缩产生的压力连以中子形态都无法抗衡,那么可以这样说,黑洞就生成了,这个时候,物质究竟以何种密度存在是不得而知了,超出了人类认知范围。

所以别说黑洞,到达中子星级别的密度,原子就不存在原子结构了,可以说是被压碎的。


良良引力波



黑洞的形成过程就是用引力一步步“压碎”物质的过程,所以说原子是抵抗不了黑洞强大的引力的。

最早预测到黑洞存在的是德国的卡尔史瓦西,他通过计算获得了爱因斯坦引力场方程的一个真空解,这个解表明如果把巨量的物质堆积在一个地方,那么这些物质的巨大引力就会使自身一直坍缩,构成物质的原子和原子核还有中子和夸克都挡不住这种向内坍缩的巨大引力,所以它们都会被压碎,而夸克之后就在没有东西可以抵抗这种巨大的引力了,于是就产生了一个黑洞。

虽然卡尔史瓦西预测了黑洞的存在,但是最起名“黑洞”的是美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒,当时是为了解释大质量超巨星坍缩现象而发明出来的。

我们宇宙中的黑洞都是由大质量恒星演变而来的,我们的太阳是一个中等质量恒星,死亡后会以红巨星的形态燃烧几百万年,最后被自身引力变成一个每立方厘米重量达到十几吨的白矮星。

如果恒星的质量再比太阳大一点,那么死亡后的引力会把这个恒星的内核的原子压碎,变成一个中子和中子挤在一起的中子星,中子星的密度是每立方厘米一亿吨甚至十亿吨。


当恒星的质量超过三倍太阳质量后,死亡时就有可能变成一个黑洞,这是因为大质量恒星死亡后产生的引力连中子和夸克都能压碎,夸克之后已经没有物质可以抵抗这种引力了,所以就产生了连光都飞不出去的黑洞。

所以说黑洞是可以把原子给撕碎的,宇宙中没有物质可以抵抗黑洞。


宇宙探索未解之迷


谢谢 @悟空小秘书 信任邀答。

所谓“把原子撕碎”,就是黑洞的质量足够大,万有引力足够大,将核外电子压塌在原子核上,这是有可能的。

空说无凭,怎么计算呢?假设银河系中心的人马座A*就是黑洞,质量为400万个太阳,即:M=4e6×2e30=8e36kg。

假设有一试验物体质量m=1kg,黑洞引力场半径R=10000m。则此处引力为:F=GMm/R² =6.67e-11×8e36×1/1e8=5.3e8牛...(1)。

这个向内的引压力,能否将核外电子压塌呢?这取决于质子以光速自旋的引力势能梯度,即质子的反弹力:F=▽·Ep=mc²/r。

已知质子半径:r=0.15e-15m,质子质量:m=1.73e-27kg。则:F=1.73e-27×9e16/0.15e-15=1e6牛...(2)。

显然,(1)>(2),黑洞可以将原子撕碎,变成所谓的中子汤(neutronic soup)。

物理新物视野,旨在建设性新思维,共同切磋物理/逻辑/双语的疑难问题。


物理新视野


黑洞引力那么大,可以把原子撕碎吗?

我们所指的黑洞一般是恒星型黑洞,这是超大型恒星在超新星爆发的条件下能形成的黑洞!当然对恒星的质量会有一些要求,但我们知道,一旦天体形成黑洞将不再具有原有天体的一切特性,仅仅会保留质量、电荷与角动量这三个要素......

简单的理解就是,只要能形成黑洞,那么之前的天体是什么已经不重要了,或者之前的天体发展到哪个阶段是什么物质统统都无所谓(其实恒星在超新星爆发前夕状态都类似),一旦坍缩成黑洞,将不再具有原来物质的物理特性,只会继承坍缩前恒星核的质量与电荷以及角动量而已!

但恒星形成黑洞有比较严格的条件,只有在超新星爆发时内核质量超过3.2个太阳质量(奥本海默极限)时才有可能坍缩成黑洞,如果在3.2-1.4倍太阳质量之间,则是中子星,和1.44以下0.8个太阳质量以上,则是白矮星.....

也就是说恒星形成黑洞时,将连续突破电子简并压力与中子简并压力,甚至突破传说中的夸克进入黑洞的世界,也就是说,当天体的引力突破中子简并压力时,真正意义上完整的原子核就已经不再存在!

假如太阳坍缩成黑洞的话,它的史瓦西半径约为2.9千米,1000克质量的物体在其视界处与距离视界表面一米处的引力差大约为10^9牛顿,这个力量差也许可以让任何物质结构崩溃!

黑洞的超高温吸积盘以及它所爆发的X射线就是掉落黑洞物质的在背吞噬以前发出的最后呐喊!!


星辰大海路上的种花家


黑洞是宇宙中唯一能秒杀万物的天体,它无与伦比的强引力让即使是30km/s的光速也难逃魔掌,很有“神通广大的孙悟空也逃不出如来佛祖手掌心”的意味。一切物质包括原子都会在它的强引力下撕碎成非物理性质的东西,也就是化为“空无”。



原子很微小,50万个原子才能排列出一根头发丝大小。原子内部由质子,中子,电子构成,而质子和中子由夸克构成。目前的科学理论中夸克和电子不可再分,是现今物理学中最小的宇宙基本粒子。


起初,原子在黑洞很远距离时,就会被黑洞大潮汐力吸进它的巨大吸积盘;然后沿着螺旋状态下掉入黑洞撕裂成基本微粒子,最后在黑洞中心变得什么都不是的“虚无”;最后与黑洞之中的奇点融合为一体。

有的物理学家认为一部分粒子会被黑洞抛出喷射来。

黑洞是质量无限大,引力无限大,温度无限高,密度无限大,体积无限小(有科学家认为黑洞体积为0),当今物理学无法解释的天体。黑洞跟中子星形成过程类似,可能由比太阳☀大几倍,几十倍的恒星塌缩演化而来。


弄潮科学


我曾经听过一个宇宙探索节目,是百家讲坛里说的关于黑洞的概念。

黑洞确实会吸收万物,包括中子,但是听百家讲坛里老师说-霍金解释到,许多的原子或者质子有强有弱,有的厉害有的弱小。几千万或者几亿个原子或者质子进入到黑洞中,大家一起在黑洞里面冲,霍金说一定会有几个能冲出去,之后慢慢的附着在冲出去的地方,把黑洞打开一到口子,之后越聚越多,这样慢慢的黑洞就被撑开了。

这就是霍金提出的来的。因为他觉得现在所有人都说黑洞吞噬,那么什么能制衡黑洞,因为他认为力都是有对抗的。所以提出这个来的。最后他说,黑洞撑开后就会当初黑线,这个黑线包涵了之前黑洞所吞噬的所有物质和力量,之后这些物质被放出来后就形成了新的宇宙。达到一个平衡

当然我说的不全面,但是大概意思就这样。谢谢大家






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