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发布时间：2024-09-21 06:02:48
若地球变黑洞，半径不足一厘米，若宇宙变黑洞，体积反而会增大
2021-09-10 00:12:09
来源：网络整理
作者：管理员
说到黑洞，“恒星”、“坍缩”这些词汇马上就会映入我们的眼帘。
天文学家认为大多数的黑洞并不是一开始就存在于宇宙之中的，而是质量足够大的恒星燃料耗尽之后，通过超新星爆发最终坍缩而成的一种拥有无限密度的神秘天体。所以，黑洞的大小是有下限的，因为像太阳这种级别的恒星是无法坍缩成为黑洞的，它只能只能先变为红巨星，再变为白矮星，最终经过上百亿年的冷却而成为一颗冰冷的黑矮星。要想坍缩成黑洞，那么至少要拥有30倍以上的太阳质量的巨大恒星才办得到。不过科学家认为宇宙中也可能存在着一些体积较小的原生黑洞。
因为黑洞的引力极为强大，所以只要进入到黑洞的一定范围之内，包括光在内的任何物质都无法逃逸而出，所以在这个范围之内的世界是完全不可见的，我们也将这条界限称之为黑洞的视界。
并不是说视界之内的部分就是黑洞的实体，而是说这个范围之内任何物质都无法摆脱黑洞的引力束缚。至于黑洞的实体到底有多大，并没有人知道，也没有任何手段可以进行观测，因为视界之内什么也看不到。通常认为，黑洞的实体不过只是一个奇点，体积无限小，而密度无限大，因为在黑洞的视界范围之内没有任何力量可以阻止物质无限坍缩下去。
虽然所有黑洞的中心可能都是一个奇点，但每一个黑洞的视界大小并不相同，因为这取决于坍缩为黑洞的恒星质量。
关于黑洞的视界大小有一个计算公式，被称之为史瓦西半径公式，该公式只需要用到天体的逃逸速度、万有引力常数以及天体质量，便可以计算出天体质心与被吸引物质质心的距离，这个距离就是史瓦西半径，也可以称为黑洞的视界。从这个公式，我们可以纠正我们一直以来对黑洞的一种误会。很多人都认为，恒星经过坍缩之后，体积会急剧缩小，所以黑洞的体积一定要比原有的恒星体积小得多。当然，这里所说的黑洞体积指的都是黑洞的视界大小。
其实，这是不一定的。
以地球和太阳为例吧。在现实之中，地球和太阳的质量都太小了，是无法坍缩成为黑洞的，但为了便于讲解，让我们忽略这一问题。通过史瓦西半径公式计算所得，如果地球坍缩成为一个黑洞，那么其史瓦西半径大约为0.9厘米，这真是一个小球，还不足一厘米。那如果是太阳呢？我们知道，太阳的质量可是地球的33万倍，如此说来，太阳变为黑洞后的史瓦西半径就可以达到3000米以上了。我们可以发现，在星体坍缩为黑洞的过程中，质量越大的星体的体积增长比例越大，这是由史瓦西半径公式的计算方式所决定的。
按照这种计算方式来看，并不是所有的星体在坍缩之后，体积都会变小，只要星体的质量达到一定的程度，变为黑洞后体积非但不会缩小，反而还会增大。
?的确如此，让我们进行一个大胆的设想，如果整个宇宙发生坍缩，坍缩成为一个巨大的黑洞，那么会有多大呢？我们不知道宇宙有多大，所以只能以可观测宇宙的物质质量进行预估计算。可观测宇宙的半径大约为466亿光年，而如果这个宇宙坍缩成为黑洞，那么它的半径足足超过了1000光年，也就是说比宇宙原本的体积还大。当然，这说的只是这个巨大黑洞的史瓦西半径，而在黑洞的中心，仍然只有一个点，奇点。
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