03.03 為什麼要說黑洞密度無限大,體積無限小?

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首先回答這個問題之前,我們必須瞭解什麼是黑洞,瞭解了黑洞怎麼來的,你就能知道為什麼黑洞密度無限大,體積無限小。

恆星在演化的後期,由於核反應的缺失與不足,恆星內部不具有足夠的能量與質量巨大的恆星的萬有引力抗衡,表面物質在重力作用下迅速向中心擠壓而去,從而引發恆星坍塌。


理論上來說,小於八倍太陽質量的恆星,在塌縮後,由於其質量不足,一般就會塌縮成我們熟悉的白矮星。白矮星的密度約幾十噸每立方厘米。一勺子大的物質幾十噸是什麼概念?


八倍至二十倍太陽質量的恆星塌縮成白矮星之後,它有足夠的質量,它會繼續塌縮擠壓,以至於把原先白矮星中完整的原子都壓碎。將原子中的電子壓入原子核中,與其中的質子合併成為中子。成為以中子形式穩定下來的星體。形成中子星。



白矮星雖然密度也比較高,可它仍然擁有完整的原子。可以把白矮星看成是一個原子構成的星體。但中子星則不同,它巨大的壓力已經壓碎了原子,可以說是以原子核形式存在。其密度恐怖到最高可達20億噸,每立方厘米20億噸,什麼概念。相當於我們亞洲最大人工湖密雲水庫的總水質量。其強大的引力已經可以扭曲光線。

如果恆星質量足夠巨大。再塌縮成中子心後,核心任然具有太陽質量三倍以上的話,它直接就會壓碎中子,也就是壓碎原子核,成為一個我們不可知密度的天體,因為小它一個量級的中子星密度就是如此之高,再要是壓碎原子核,我們人類也不知道它到底以什麼形式存在了。密度也不可算了。


至於它連光都可以捕獲我們可以從中子星上就能發現端倪。中子星小黑洞一個量級就可以扭曲光線,黑洞捕獲光線就可以看成順理成章。這點,從我們無法觀測黑洞就是直接的證明。


壹點科譜


對於這個問題,其實是題主沒有明白黑洞究竟是什麼。拋開早期宇宙中形成的原初黑洞(目前也只是停留在理論階段)不談,一般認為,宇宙中的黑洞都是來自於恆星。那麼,為什麼那些閃耀宇宙的天體最終會變成極度黑暗的天體呢?

首先,恆星之所以能夠產生光和熱,都是因為它們的中心部分正在進行核聚變反應。恆星必須要時刻保持核聚變反應產生輻射壓,否則將會被自身重力壓垮。在恆星的大部分時間裡,自身重力都無法壓垮自己。直到核聚變反應停止,巨大的重力會把自身中的物質緊緊壓縮在一起,形成密度極高的天體。

恆星會被壓縮到何種地步,取決於自身的質量。如果恆星最初的質量小於太陽的8倍,最終恆星的核心會被壓縮成白矮星。白矮星平均密度約為10^9千克/立方米,這是水的100萬倍。如果恆星最初的質量介於太陽的8-20倍,最終恆星的核心會被壓縮成中子星。中子星相當於白矮星被進一步壓縮,所以中子星的密度更大,大約是白矮星的數億倍。如果恆星最初的質量大於太陽的20倍,那麼,恆星核心的所有物質將會被無限壓縮到一個特殊的點中,這個點沒有大小,它被稱作奇點。在距離奇點一定範圍之內的空間受到強烈彎曲,以至於光無法從中逃離,這樣的天體就是黑洞。

因此,黑洞奇點處的密度是無限大,體積是無限小。但如果以光逃不出的界限作為黑洞的邊界,那麼,黑洞的平均密度並非無窮大,而是與其質量有關。由於黑洞的平均密度反比於它的質量平方,所以質量越大的黑洞,平均密度反而越小。


火星一號


這裡為什麼強調密度無限大,體積無限小呢?這是因為黑洞本身就是一個引力源,由質量足夠大的恆星在核聚變反應的燃料耗盡而死亡後,發生引力坍縮產生的。

所以,黑洞產生的首要條件就是質量非常大的天體,發生引力坍縮產生。質量足夠大,所以坍縮的時候物質間的原子分子就會被無限壓縮,單位平方釐米內的密度就異常大。

正是這樣,所以說到黑洞的時候,必定是密度無限大、體積無限小的。

黑洞的引力很大,連光都無法逃脫。

其實黑洞並不“黑”,只是無法直接觀測,但可以藉由間接方式得知其存在與質量,並且觀測到它對其他事物的影響。


一點科技工作室


就算黑洞密度很大很大,每立方米達到了若干億億億………………億億億…………噸,就算有億個億億個億相連,用億個火車皮來拉,也會是有限的。要真正弄清“引力”的具體原理,不能糊弄啊


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