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  • 1 # 諸艾文

    黑洞的大小究竟是怎麼定義的呢?一般認為,比較合理的定義是史瓦西半徑。簡單來講,史瓦西半徑描述的是,當物體的實際半徑小於史瓦西半徑的時候,射入史瓦西半徑內部的光也無法逃逸出這一範圍。

    史瓦西半徑的公式,其實是從物件逃逸速度的公式衍生而來。該值的含義是,如果特定質量的物質被壓縮到該半徑值之內,將沒有任何已知型別的力可以阻止該物質自身重力將自己壓縮成一個奇點。

    它將物件的逃逸速度設為光速,配合萬有引力常數及天體質量,便能得出其史瓦西半徑。根據天體逃逸速度(V1)的計算公式計算天體的史瓦西半徑。

    V1=√(2GM/R)

    V1指天體的逃逸速度[1] ,G為萬有引力常數,M為天體質量,R為天體重心與被吸引物體重心的距離。物體無法超過一個天體的逃逸速度,就不能擺脫其束縛,會被該天體吸引,無法脫離軌道而逃逸。

    推導過程:

    由萬有引力公式:

    牛頓第二定律:

    在這裡 a 即 g

    代換成

    且h=R 故

    列受星體吸引物質之速度與位能對應式 求得臨界半徑Rs(史瓦西半徑)

    做洛倫茲變換   

    其中

    得到

    當v=c 求R之臨界直

    當v大於等於c的時候(c為光速),光也無法逃離該天體的引力,此時即使是光,也只能進,不能出。則全式可得

    天體的史瓦西半徑即為逃逸速度等於光速時候所得出的R的值。所以Rs=2GM/c^ 2(Rs為天體的史瓦西半徑)。

    最後總結一下公式:

    Rs=2GM/c^2

    Rs為天體的史瓦西半徑,G為萬有引力常數,M為天體的質量,c為光速。

    文字版:天體的史瓦西半徑等於萬有引力常數乘以天體質量乘以二再除以光速的平方。

    對於地球來說,M = 5.965*10^24kg

    簡單帶入公式計算,容易得到,地球的史瓦西半徑大致為4.5毫米。

    糖豆大的黑洞,嗯,很給力。

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