黑洞裡面密度有多大?你可能想錯瞭!把地球、太陽和宇宙壓成黑洞,分別會怎麼樣?

                             

黑洞裡面的物質密度有多大?由於黑洞本身的大小不同,它裡面的物質(其實更應該稱為能量)密度並不是一樣的,並且這個也是可以計算出來的。你相信越小的黑洞密度越大,越大的黑洞密度越小嗎?

黑洞裡面密度有多大?你可能想錯瞭!把地球、太陽和宇宙壓成黑洞,分別會怎麼樣?

關於黑洞的質量和體積的計算,有一個公式叫史瓦西半徑公式,就是專門用來計算黑洞的體積的,其計算公式為 R=2GM/C的平方。

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史瓦西半徑公式

公式中R稱為事件視界,G為引力常數,M為黑洞質量,C為光速。計算出來就是黑洞的視界范圍的半徑,根據這個公式計算,如果把地球壓成一個黑洞的話,即M等於地球的質量,具體為5.977×10的27次方g,那麼黑洞的半徑R隻有0.9,即為直徑1.8厘米的圓球,那麼這個黑洞看上去隻是一個花生米大一點,相當於一顆大白兔奶糖那麼大,但是如果把太陽壓成一個黑洞的話,計算M為太陽質量(1.9891*10³⁰)的這個公式,那麼它的半徑是2948米,接近3公裡,也就是說如果太陽成為黑洞(實際上太陽的質量也不足以成為黑洞),那麼它的質量將相當於一個直徑六公裡的大球,但是太陽的質量隻是地球的33萬倍,六公裡那麼大的體積放下33萬個花生米,很顯然是太富裕瞭,放下33億個都不止。所以這樣的數據看上去的話好像很不成比例,但是卻是符合理論推算和實際觀測情況的,這也說明,質量越大的黑洞,其內部空間的物質或者說能量的密度會更小。

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更加讓人吃驚的是,如果用這個公式去計算整個宇宙如果變成黑洞會有多大?那麼如果按宇宙中有兩萬億個星系來算的話,把它按上面的公式換算成黑洞的體積,則會有1000億光年那麼大,但是科學傢們在如今的天文觀測上發現我們的宇宙目前大概在460億光年的幅度上,這也就是說,如果一個黑洞的質量像宇宙這麼大的話,那麼這個黑洞會比我們的宇宙還大,但是我們的宇宙中除瞭星球之外仿佛都是真空,即使把所有的星球的物質都平攤出來,物質的密度也是非常稀薄的,而如果變成1000億光年那麼大的黑洞的話,無疑會變得更稀薄。

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這可能讓人無法理解,因為我們一直都認為黑洞是密度無限小的一個天體,但計算結果和實際觀測卻並不是這樣,幾乎可以認為視界范圍越大的黑洞,其裡面的密度越小,視界范圍越小的黑洞的密度越大。為什麼會有這種情況出現呢?這就不得不講一講黑洞裡面的奇點瞭。

黑洞裡面密度有多大?你可能想錯瞭!把地球、太陽和宇宙壓成黑洞,分別會怎麼樣?

其實我們所說的黑洞的大小都是指它的視界范圍,就是光可以存在的臨界位置,一旦進入視界范圍,那麼光也會被吸入,什麼東西也看不到,因此我們看到的都隻是表面上的黑洞,而在它的內部,黑洞的質量並不以物質的形式存在,而是以能量的形式存在,因為幾乎無法深入到黑洞內部去觀察,所以沒有人知道黑洞內部是什麼,黑洞中有奇點也是科學傢們推論出來的。如果假設黑洞內部可能有一個奇點,那麼這個奇點會非常非常小,所有的物質和能量都集中到瞭這個小點上,正是它的質量決定瞭黑洞體積的大小,所以黑洞的物質密度很可能和它的視界范圍無關,而是和這個奇點有關。

比如剛才講到的,把地球壓成一個黑洞它會像花生那麼大的話,那麼這個奇點應該比花生還小得多,這樣的密度當然是非常非常大瞭。而如果把我們的宇宙壓成一個黑洞,雖然它的視界范圍比現在的宇宙還大,但是裡面的奇點能量球也可能會很小,至於有多小、還無法推測,不過我們將得到一個驚人的發現,就是這種推論或可以解釋宇宙大爆炸的來源,即如果用這種推論來解釋宇宙大爆炸理論,那麼我們的宇宙或就來自於先前一個超級大黑洞中的這個奇點能量球,其在某一時刻發生瞭未知的情況,導致瞭能量球失去瞭自身的平衡,從而發生瞭大爆炸,我們的宇宙即從此開始,逐步演變成瞭如今的宇宙的樣子。