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黑洞是什么意思(黑洞的体积并非黑洞的实体,黑洞的实体是奇点,奇点有多小?)

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黑洞是宇宙中客观存在的一种天体,黑洞的体积有大有小。

最小的黑洞小到瞬间就能被蒸发殆尽,而大的黑洞则可以主导整个星系的运行。每一个星系的中心都存在着一个星系级的黑洞,它依靠自身强大的引力来使周围的物质高速运转,而这些物质又带动外围的天体运行起来,以此类推,一个星系便开始了有序的运行。

宇宙中黑洞的体积有大有小,但是这里所说的体积实际上并不是黑洞的实体,而指的是黑洞视界的体积。黑洞拥有极强的引力,所以在黑洞附近的一定范围内,逃逸速度超越了光速,包括光在内的所有物质都无法逃逸而出,这就构成了一个不可见的绝对“黑域”,这个“黑域”的边缘就被我们称之为视界,在黑洞视界之外,逃逸速度小于光速,所以便可见了。

黑洞的实体

通常认为黑洞的实体就是奇点,奇点是一个密度无限大而体积无限小的点,拥有极强的引力。那么这个奇点有多小呢?不同大小的黑洞,其内部的奇点大小是否都相同呢?由于黑洞世界内部是完全不可见的,所以没有人能够真正观察到奇点的大小,但我们可以通过推论和分析得到答案。

黑洞是恒星生命结束之后的产物,而根据恒星质量大小的不同,除了黑洞以外,燃烧殆尽的恒星还可能坍缩成为白矮星或者中子星。一般认为,质量在太阳质量8倍以下的恒星会坍缩成为白矮星,白矮星是一种极为致密的天体,引力和密度都很高,所以恒星坍缩为白矮星之后,体积会大幅缩小,缩小的幅度约为原来的30万分之一。也就是说像太阳一般的恒星坍缩为白矮星后,会变得和地球差不多大小。

白矮星小,中子星更小,地球的平均直径约为12756公里,而一颗质量在太阳质量三倍左右的中子星的大小却只有十几公里。

这是因为中子星的质量更大,所以引力也就更大,在强大引力的作用下,恒星物质会不断向内坍缩,在这样强大的引力之下,原子也无法独立存在,原子核会被压碎,核外电子会进入核内,与核内的质子结合形成中子,中子星就是一颗完全由中子星物质所构成的致密天体,所以它的体积更小。

而黑洞的质量要比中子星大得多,一般认为一颗在太阳质量30倍以上的恒星会最终坍缩为黑洞,在黑洞强大的引力作用下,不仅原子不可能存在,就连中子也不可能存在,没有任何力量可以阻止进入黑洞内部的物质不断向内坍缩挤压,所以作为黑洞的实体,奇点的体积也会被不断压缩。

毫无疑问,构成黑洞奇点的物质只可能以一种形式存在,那就是基本粒子。

但这并不意味着所有黑洞的奇点都拥有相同的大小。奇点是一个点,关于这个点,应该怎样去理解呢?用笔在纸上点一下,就会出现一个点,而这个点其实是很大的,它包含了不可计数的分子量,而构成黑洞奇点的物质却是基本粒子,所以奇点要比我们通常所理解的点还要小,而质量越大的黑洞,它奇点的体积也就会越小,甚至可能有些星系级黑洞,奇点的体积与基本粒子是相等的。

不过我们也必须清楚,这种推论只是在现有的物理法则下做出的,而在奇点内部,物理法则很可能是失效的。那么是不是所有被黑洞吞噬的物质都会最终归于这个奇点呢?

进入黑洞的物质

物质一旦进入黑洞内部,便不可见了,而这些进入黑洞的物质会继续向黑洞中心靠近,融入奇点之中,不断向中心坍缩。但这只是针对黑洞的时间尺度来说的,对于我们而言,这些进入黑洞的物质几乎永远停留在了黑洞视界的内部边缘。为什么呢?因为狭义相对论效应。

​一个物体周围的引力越强大,它的时间流逝速度就越慢,比如导航卫星所受的引力作用要明显小于地面,所以卫星上时间流逝的速度就会比地球表面快,所以必须不断对二者进行时间校对,否则便无法实现精确导航。而黑洞视界内部的引力是极为强大的,强大到连光速也无法逃脱,所以黑洞视界内部的时间流逝速度必然是极度缓慢的,相对于我们而言,甚至可以说是完全静止的。#科学我知晓#

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回答时间:2022-12-10 14:28:46


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