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1 # 李志勇LZY
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2 # 魅力科學君
黑洞不是洞,在時空中它表現為一個球體,黑洞有一個封閉的事件視界,任何進入事件視界的物質,就再也不可能逃逸出去,而平常我們所講的“黑洞的體積”就是指黑洞的事件視界。一個黑洞的事件視界的大小,可以透過它的質量來計算出來(有興趣的小夥伴可以參考史瓦西半徑的相關公式)。
那為什麼有時候又說黑洞體積無限小,密度無限大呢?其實這指的是位於黑洞中心的奇點,下面我們來看一下為什麼黑洞這個奇點是怎麼來的。
牛頓告訴我們,凡是有質量的物體都會產生萬有引力,這種力有三種特性:1、它只有吸引力,沒有排斥力;2、它是長程力,而且可以無限疊加;3、它的強度很小。
宇宙中的各種天體,其產生的引力的方向都是指向自身的中心,因此它們的核心都會受到來自於自身的引力的壓迫。這時引力就表現為重力,其目的只有一個,就是儘自己所能將天體壓縮到最小。因為引力的強度很小,所以一般的天體比如說行星,僅憑電磁力就可以抵抗住重力的壓迫。
而對於質量更大的天體,由於引力的疊加,其核心承受的重力也就隨之提高,這個天體核心的溫度和壓強也會隨之增加,當超過到一個臨界值的時候,就會點燃氫的核聚變,核聚變將會產生向外的輻射壓,這樣就抵抗住了重力,以免自身進一步坍塌,這時這個天體就變成了一顆恆星。
看到這裡也許有人會問了,為什麼大質量的天體一定主要由氫組成的,不能夠是像地球這樣的岩石行星嗎?其原因就是宇宙的元素丰度,從較大的範圍來看,宇宙中的元素都是按一定比例分配的,其中氫元素佔了絕大多數。
如果一顆恆星的質量足夠大,那麼其巨大的重力將會使它的核心引發一輪又一輪的核聚變,在這個過程中各種輕元素一級一級地聚變成更重的元素,一直到鐵元素的出現。需要指出的是,質量較小的恆星都不能聚變出鐵元素,通常情況下它們會在之前的某一階段就停止核反應了,例如太陽。
由於鐵元素的聚變不再釋放能量,恆星內部就失去了抵抗重力的能量,這時恆星就會在重力的作用下開始坍塌。隨著恆星體積的縮小,新的力量又會阻止重力,即簡併壓。
簡單的講,簡併壓就是基本粒子的排它性,它們不允許其它的基本粒子佔據自己的空間。根據現代物理學的描述,簡併壓可分為三種層次,即電子簡併壓、中子簡併壓以及夸克簡併壓。
但大質量恆星自身的重力會將這三種簡併壓力全部碾碎,它會將電子壓入原子核,使其與核內的質子形成中子,然後將中子壓碎變成夸克、最後再將夸克也……
在夸克之下,還有什麼力量可以阻止重力呢?我們現在還不知道,於是科學家們只有無奈地得出結論,巨大的重力將會把恆星無限地壓縮,形成所謂的“體積無限小,密度無限大”的奇點。
總而言之,黑洞就是宇宙中“大力出奇跡”的典範。從理論上來講,在更微觀的層面上,一定存在著其他的機制,相信隨著科學的進步,黑洞的奇點之謎最終會真相大白。
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3 # 陳健光1959
回答你的提問首先要了解什麼是黑洞,黑洞是在一個巨大天體中產生的,它位於這個天體的中心,其體積約是太陽的幾百萬倍,黑洞不是我們所說的真洞,而是經過巨大壓縮下形成的、帶有非常強大的磁場引力的漩渦體,我們的地球如果進入銀河系中心黑洞,恐怕被壓縮成一個乒乓球那麼大小。所以,黑洞不是無限小,而是它的一點一滴的體積如果釋放的能量的話,會是非常巨大的。我們的“銀星”爆炸成銀河系之前,它最少是太陽的2億倍,其中心黑洞的壓縮能力只怕太陽在那時會被壓縮成一個氣象氣球一樣大。
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4 # 觀察可樂
黑洞的體積無限小,指的是黑洞的奇點。理論上黑洞的奇點是一個一維的沒有體積的點,所有質量都集中在這一點上。
黑洞大小一般是指根據它的質量計算出來的黑洞事件視界的半徑。以奇點為中心,以視界半徑構成的黑暗球型區域的體積可以非常大,這主要取決於黑洞的質量。有點超級黑洞半徑可以用光年來衡量了,所以說黑洞體積是太陽體積的6000多倍,並不算什麼,只能算是個中等質量的黑洞。
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5 # 宇宙天文宗師
〔宇宙定律〕
一 、物質的電磁力{吸引力}{反推力}
物質存在電磁力,同一種物質介質相互吸引,不是同一種物質介質相互推。多的物質會把少的物質推成圓球,因為兩種物質都在推,而且同一種物質任何一點推力都一樣大。推力又稱為反推力反推力是很均勻的力。被推成球型的物質任何一點向外發出推力都一樣大,但兩種物質的反推力不一定是一樣大。又因兩種物質都在使勁推少的物質被迫成圓球。圓球是物質組成的不是空的所以有個球面稱為圓球面。圓球面所受到的反推力越往球中心力線越密承受的推力越多。因圓球面任何一點都承受來自各個方向的力必然有一條力線經過球心垂直於球心,所以從球面到球心越往中心垂直力線越密越多所受到反推力也越大。故而球心所承受的反推力最大。故而越遠離球心所承受的反推力越小越少。
只要中心有物質壓力重力的天體,它的最外層表層必須是球形(圓球),天體的球面如果變成方形……中心不但沒有物質壓力而且重力也不存在。
二、光聚焦 能量聚焦、熱能量聚焦、正負(反)能量聚焦
光與一切物質同在充滿整個物質世界。太陽、恆星、一切星系是光聚焦取得能量,只有光永遠聚焦才能永遠發光發熱。我們看到的會發光發熱的星星、星系、恆星、太陽、行星中心,行星的衛星中心、地球中心、小行星中心、慧星中心、都是光聚焦的中心。 星星、星系、恆星、太陽、行星的外面外層都有一個圓球面可以光聚焦到中心。圓球面是平凸透鏡、凹凸透鏡, 只要形成平凸透鏡、凹凸透鏡就可以光聚焦。
光聚焦……光是用不完的迴圈的。
三、對環流層{上層與下層對環流}
自轉與公轉運動的動力層,宇宙間天體的公轉自轉都是有對環流層推動帶動運動的。同一個星球自轉有對環流層推動自轉……公轉有對環流層帶動運動,自轉與公轉運動是二個環流層,二個對環流層不是在同一個中心上的。沒有大氣層或有大氣層大氣只對流不進行對環流的星球(孤獨行星、流浪行星)、行星、小行星、行星的衛星是一定不會自轉的。
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【真實的宇宙形態結構】
宇宙是時間無限空間無涯物質有限世界。空間存在著一個一個大型的物質世界它們是沒有相連被真空隔離。各個物質世界都遵循同樣的物理規律,我們生活在其中一個大型物質世界裡。
我們的大型物質世界最多最外層的物質緊緊的吸引在一起它的外型是可以任何形態。它把比它少的一切各種各樣不相混合的物質反推成一個一個許許多的大圓球每一個大圓球都有一個圓球面及一箇中心,我們就在其中一個大圓球面裡面。這個大圓球內最多的物質又把比它少的一切各種各樣不相混合的物質反推成一個一個許許多的大圓球每一個圓球都有一個圓球面及一箇中心,其中一個大圓球就是我們的圓球……………………總星系。總星系有一個圓球面及一箇中心。在總星系圓球面內最多的物質又把比它少的一切各種各樣不相混合的物質反推成一個一個許許多的大圓球每一個圓球都有一個圓球面及一箇中心。其中一個大圓球就是我們的圓球銀河系它有一個圓球面及一箇中心。銀河系內最多的物質又把比它少的一切各種各樣不相混合的物質反推成一個一個許許多的圓球每一個圓球都有一個圓球面及一箇中心,其中一個大圓球就是我們的圓球太陽系它有一個圓球面及一箇中心,太陽系內最多的物質又把比它少的一切各種各樣不相混合的物質反推成一個一個許許多的圓球每一個圓球都有一個圓球面及一箇中心,其中一個就是地球系(包括月球),地球是中心它的圓球面在月球之外,地球氣態圓球面內的最多氣態物質又把月球及其他各種各樣不相混合的氣態物質反推成一個一個圓球。
這些大大小小從大到小的圓球剛剛形成光‘就聚焦在它們的中心點上使中心發光發熱,太陽、行星中心、銀河系中心、總星系中心、星系中心、恆星都是有光聚焦才發光發熱的。因光聚焦在中心點上發光發熱就會發生對流 對環流。每一箇中心點上有一組或多組對環流層,接近中心的對環流層可帶動中心轉動自轉,遠離中心的對環流層可推動天體、星系、恆星、物體、物質、行星等等繞中心公轉。月球有氣態層只有區域性的對流沒有對環流所以沒有自轉只有公轉,月球公轉是地球最外面的一組對環流層推動月球繞地球公轉的……其它行星的衛星公轉類同。靠近地殼的對環流層(有對流層與中間層組成交替環流)帶動地球自轉其他行星自轉類同。地球月球在同一個圓球面內被太陽系的對環流層推動繞太陽公轉的其他行星公轉類同。太陽系圓球面內全部行星被銀河系的對環流層推動繞銀河系中心公轉的其他恆星系公轉類同。銀河系圓球面內的恆星系被總星系的對環流層推動繞總星系中心公轉的其他星系仙女系公轉類同。總星系圓球面內的星系被更大的對環流層推動繞更大的中心公轉。就這樣以此類推外面外層到底有多少層次我不敢下決定…… 根據天文文明可能有三十六層。我們是被套在圓球內從最大的圓球一直到最小的圓球……大圓球套比它小的圓球。就這樣圓球中有圓球,我們是被幾十層的圓球套著。
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6 # 專注太空新鮮事01瞭解黑洞
我們知道,黑洞誕生於垂死的超大質量恆星,當一顆質量是太陽100倍以上的超巨星死亡時,它核心的燃料已經枯竭,無法維持燃燒。核心就會在引力的擠壓下塌陷形成一個黑洞。
黑洞是宇宙中最神秘莫測的天體,也是質量最大的天體。黑洞的體積非常小,但它的引力是無限大的,大到連光都無法逃脫。黑洞是個無比貪婪的傢伙。它所經過地方的物質都會被它吞噬。
02黑洞體積小 質量大 對嗎一般認為在所有星系的中心都存在超大質量黑洞。而橫亙在銀河系中央的射手座A黑洞在體積上大約是太陽的6000倍,而在質量上,卻相當於400萬個太陽。理論認為,存在於星系中央的黑洞,質量最高可達太陽的100億倍
通常情況下,黑洞的體積指的是黑洞視界以內的體積,而黑洞的視界的半徑和它的質量成正比,所以只有在黑洞的質量為無限小的情況下它的體積才可以無限小,但是由於霍金輻射的存在,無限小質量黑洞的壽命就是無限短,也就是不可能存在,因此就不可能有無限小視界半徑的黑洞存在,當然就沒有無限小體積的黑洞存在。總結一下:對於地球人類觀測者來說,因為物理黑洞形成過程中,坍縮是一個過程,當所有物質剛剛坍縮到事件視界內部時,視界內部的物質並沒有都坍縮到奇點,而由於黑洞的引力效應,對於外部觀測者這些物質永遠不會坍縮到奇點,換句話說是有半徑的。
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7 # 想法捕手
不是有人說黑洞的體積無限小嗎,怎麼又有人說是太陽體積的6000多倍,怎麼解釋?
因為根本說的是兩東西,這是科普中最容易出現的概念混淆。有些人說黑洞體積無限小,說的是黑洞奇點,而一般說黑洞體積,實際指的是事件視界。
什麼是事件視界?1915年,愛因斯坦廣義相對論問世以後。一個遠在第一次世界大戰德俄前線的炮兵上尉,史瓦西第一個為相對論場方程求出了一個解。
這個解最大的價值,就是發現了天體的最小極限半徑,稱為史瓦西半徑。
半徑公式為R=2GM/v^2,當v=c時,即為半徑的極限值。如把任何物質壓縮到史瓦西半徑之內,物質就會發生坍縮形成一個“黑洞”。中心點的時空會彎曲到無窮大,就像時間和空間在這裡打了一個結。
而這個中心點被稱為“奇點”也就是黑洞的真身,體積無窮小,且質量無窮大。
根據這個解,如果把太陽壓縮到R≈3公里,或把地球壓縮到巧克力豆這麼大,就會成為一個黑洞。
而史瓦西半徑,同時也是光無法逃逸的半徑距離,以史瓦西半徑形成一個球面,稱為事件視界。任何進入事件視界的光,將無法出來,所以從遠處看,就像一個黑色的洞。
黑洞理論的完備描述,其實是1939年之後。首先是奧本海默的貢獻。他對黑洞的形成做了完整的闡述:
一個無壓力的球體在自身的引力作用下坍縮到史瓦西半徑的時候,如果這時候球體的質量比臨界質量大,那麼引力坍縮之後就不可能達到任何穩定的狀態,只能形成黑洞。然後,隨著眾多科學家的相繼參與,黑洞理論基本成熟。
科學界大致把黑洞分為三種:恆星黑洞、星系黑洞和原始黑洞恆星黑洞:恆星死亡時,發生超新星爆炸後,中心殘骸大於3.2倍太陽質量,就會在巨大的自身引力下坍縮,最後成為一個黑洞。
星系黑洞:星系中心的密度非常之大,恆星之間容易發生碰撞合併,形成質量非常大的天體,這些超大質量天體坍縮,形成太陽質量1億倍的黑洞。
原始黑洞:宇宙大爆炸時期的巨大能量,把一些物質擠壓得非常緊,形成初級的黑洞。可以只有一個基本粒子那麼大,質量卻和小行星差不多。
實際直到1967年,“黑洞”這個名字,才被正式叫響。
1967年,美國物理學家約翰·阿奇巴德·惠勒(John Archibald Wheeler)在當年12月紐約的一次演講中首次使用了這個“黑洞”術語。
然而後來惠勒透露,這個名字是幾周前的另一次演講中某位聽眾建議的。但追蹤黑洞歷史的MIT教授Marcia Bartusiak發現,在1963年12月達拉斯舉行的一個天體物理學會議上,已有人使用了黑洞這個名字,並刊登在了1964年1月24日一期的《生活》雜誌上。《生活》雜誌的科學編輯Al Rosenfeld出席了會議,在新聞報道中使用了名字黑洞。Rosenfeld表示記不清是誰說的。在該期《生活》雜誌出版一週前,《Science News Letter》的記者Ann Ewing也報道了這次會議,描述一種強大引力場可能會導致恆星塌陷,形成“黑洞”。Ewing也沒有指出是誰提出了這個名字。對天體物理學掌故瞭解頗深的天文學家Virginia Trimble稱,有人認為是研討會的組織者、物理學家邱鴻毅(hong-yee chiu)。但邱鴻毅告訴Trimble他也不是第一個,他記得在1960年或1961年普林斯頓的一個研討會上,物理學家Robert Dicke在描述一個引力塌陷物體時使用了加爾各答黑洞這個名字。也就是說“黑洞”這個名字,最早到底來自誰,無從考證。
實際上宇宙大多數黑洞都是克爾黑洞史瓦西解求出來的黑洞,是一種理論上存在的,無旋轉的靜態黑洞。但對於恆星坍縮成的黑洞來說,都會帶有自旋。
1963年,紐西蘭人羅伊·克爾從廣義相對論場方程中解出了另一個解,用於描述旋轉的黑洞,稱為克爾黑洞。
這種黑洞,和我們日常認知的黑洞最大的不同,不僅是會旋轉,而且並不是圓形。因為旋轉的黑洞會使赤道附近膨脹,鼓起來。而且轉的越快鼓得越厲害。
並且中間我們所謂的 “奇點”在克爾黑洞裡會變成一個“奇環”。
結語當然關於黑洞的知識還有很多,這裡暫且就說到這了。黑洞的奇異性,是所以天體中最獨特的,也是最神秘的。
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8 # 千辰八霸天文宇客
黑洞的體積是它吸積盤的體積。目前已知宇宙中最大的OJ287雙黑洞體積相當於一個銀河系,約有太陽體積的6758億倍。
黑洞奇點的形成黑洞是由太陽25倍以上的大質量恆星在生命末期將氫元素耗完後,由於核心內部不能再與其自身巨大的質量相抗衡,在自身引力的重壓下,發生的引力坍縮。當坍縮到史瓦西半徑大小時(史瓦西半徑公式:Gs=2G×M/C²),就會形成一個引力、時空曲率、質量、溫度無限大的緻密天體,這個天體就是奇點。
在奇點無限大的引力範圍內就是它的吸積盤,只要經過這個吸積盤的所有物質都會被吞噬,光也不能逃脫,所以黑洞不可見。
因為奇點巨大的引力能將周圍的時空無限扭曲,光及其它物質只要經過這個漩渦狀的扭曲時空就會被被吸進奇點內。就像水面的漩渦一樣,所有物質進入這個漩渦就無法掙脫出來,進而掉落漩渦之內。
黑洞的體積因此黑洞的體積是由它的奇點引力在周圍形成的漩渦狀的時空,也就是吸積盤的體積。而坍縮的恆星越大,奇點的時空曲率越大,吸積盤體積越大。而黑洞會由於吸取物質越多,體積會不斷增加。我們銀河系中心的黑洞體積就是太陽的260萬倍,並且仍然在不斷的吞噬周圍的物質。
回覆列表
宇宙之間,不同物質構成的差異恆系:恆星;類地;類木;隕星等,主由各自身內層能場,最外面場度,互相咬旋運動,出現的各種漩渦。被人們釋為成,各種多樣黑洞,應該有大也小。