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宇宙中的星球是怎樣被黑洞“吃掉”的?最后會(huì)去哪里?

時(shí)空通訊
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黑洞可以稱得上是宇宙中的極端頂級(jí)天體。但這個(gè)“尸骸”并不是壽終正寢安靜地待著,或者慢慢腐爛消失,而是會(huì)像許多鬼怪影視和傳說(shuō)中那樣的“詐尸”。

黑洞的“詐尸”就是由于其極端的曲率,形成極端的引力,會(huì)把靠近自己身邊的一切,包括比自己質(zhì)量大的恒星等天體撕碎,吞噬掉,最終讓它們消失得無(wú)影無(wú)蹤。在黑洞周邊沒(méi)有任何吞噬對(duì)象時(shí),黑洞就會(huì)像消失了一樣,無(wú)法看到。

那么這些被吞噬掉的天體物質(zhì)都到哪里去了呢?許多朋友對(duì)這種現(xiàn)象十分不解,按照物理規(guī)律,任何物體都不可能無(wú)緣無(wú)故的消失,黑洞難道違背了物理規(guī)律嗎?

其實(shí)并非如此。說(shuō)起來(lái),黑洞正是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論預(yù)言的一種奇異天體,而廣義相對(duì)論是現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ),這說(shuō)明黑洞正是符合物理學(xué)推論的一種存在,是愛(ài)因斯坦場(chǎng)論推演的必然結(jié)果。

愛(ài)因斯坦的這種推論被同時(shí)代科學(xué)家卡爾·史瓦西進(jìn)一步破解,他在1916年廣義相對(duì)論剛剛發(fā)表不久,論證出了質(zhì)量的臨界半徑特征值,就是任何具有質(zhì)量的物體,都有一個(gè)臨界半徑值,當(dāng)被某種力量壓縮到極端,也就是被壓縮進(jìn)自己的臨界半徑范圍時(shí),就會(huì)出現(xiàn)某種奇異現(xiàn)象。

這種奇異現(xiàn)象就是物質(zhì)會(huì)無(wú)限坍縮到核心一個(gè)無(wú)限小的奇點(diǎn)上,這個(gè)奇點(diǎn)密度無(wú)限大,溫度無(wú)限高,曲率無(wú)限大。由于無(wú)限的曲率,這個(gè)奇點(diǎn)會(huì)在自己周圍形成一個(gè)球狀空間,這個(gè)球狀空間半徑正好就是質(zhì)量的臨界半徑,任何物質(zhì)一旦靠近進(jìn)入這個(gè)半徑,就有去無(wú)回,連逃逸速度達(dá)到每秒三十萬(wàn)公里的光也不例外。

人們把這個(gè)臨界半徑值稱為史瓦西半徑,而這個(gè)球狀空間就被稱為黑洞。與質(zhì)量相比,這個(gè)球狀空間很小,其計(jì)算公式為R=2GM/C^2,R即為史瓦西半徑,G為引力常量,M為物體質(zhì)量,C為光速。

根據(jù)這個(gè)公式,我們可以計(jì)算出太陽(yáng)的史瓦西半徑約為3公里,地球的史瓦西半徑約為9毫米。任何物質(zhì)包括一個(gè)原子,都有其質(zhì)量臨界點(diǎn)。這個(gè)理論已經(jīng)被科學(xué)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)所證實(shí),沒(méi)有什么可質(zhì)疑的。

由于進(jìn)入黑洞的光都無(wú)法逃逸,依靠光來(lái)觀測(cè)世界的人類就無(wú)法看到黑洞了。人們現(xiàn)在所以能夠觀測(cè)到黑洞,是因?yàn)楹诙簇澇裕诶峭袒⒀实倪^(guò)程周邊物質(zhì)劇烈碰撞迸發(fā)出強(qiáng)光和各種射線,根據(jù)這些包圍著黑洞的可見(jiàn)光和高能射線,人們才能一窺黑洞外貌。

其實(shí),黑洞的大小,主要是指史瓦西半徑的大小,這個(gè)大小是與黑洞質(zhì)量成正比的,而黑洞的實(shí)質(zhì)就是核心那個(gè)奇點(diǎn),所有的黑洞不管質(zhì)量大小,奇點(diǎn)都是一樣的無(wú)限小,也就是無(wú)法衡量有多小,而史瓦西半徑那個(gè)那個(gè)球狀實(shí)際上是個(gè)空空如也的引力場(chǎng)空間。

說(shuō)到這,朋友們應(yīng)該知道那些被黑洞吞噬的天體物質(zhì)都到哪兒去了吧?簡(jiǎn)單的說(shuō),就是都被揉碎成比我們理解的最小粒子還小的物質(zhì),墜落到核心的奇點(diǎn)里去了。而這個(gè)奇點(diǎn)雖然無(wú)限小,但并沒(méi)有消失,這一點(diǎn)從黑洞吞噬物質(zhì)后質(zhì)量不斷增大,其史瓦西半徑也不斷增大就可以證明。

人們雖然無(wú)法窺探黑洞內(nèi)部狀況,但正是從觀測(cè)黑洞的史瓦西半徑大小和活動(dòng)狀況,得到黑洞質(zhì)量、角動(dòng)量、電荷等物理量,這說(shuō)明黑洞在我們的世界依然遵循著物理定律。

至于奇點(diǎn)是個(gè)什么東西,目前的科學(xué)尚無(wú)法解釋,因?yàn)楝F(xiàn)代物理學(xué)研究認(rèn)為,奇點(diǎn)是超時(shí)空物質(zhì),不屬于我們世界理論能夠解釋的范疇,比較規(guī)范的說(shuō)法是現(xiàn)代物理學(xué)在奇點(diǎn)處失效。

雖然如此,還是有許多科學(xué)家對(duì)黑洞奇點(diǎn)提出各種猜想,比較有影響的說(shuō)法是:

1、黑洞奇點(diǎn)是另一個(gè)時(shí)空交匯處,物質(zhì)從黑洞奇點(diǎn)處消失,成為另一個(gè)時(shí)空的東西;

2、宇宙原初奇點(diǎn)是量子真空隨機(jī)漲落的產(chǎn)物,是帶有巨大能量的正負(fù)虛粒子,它們隨機(jī)成對(duì)出現(xiàn)又相互湮滅,由于這種隨機(jī)的不完美和不對(duì)稱,有的沒(méi)有湮滅,由此就誕生了宇宙;

3、物質(zhì)從黑洞奇點(diǎn)處消失,轉(zhuǎn)移到了另一個(gè)時(shí)空,從另一個(gè)時(shí)空白洞中噴射而出;

這些解釋各有各的道理,但作為黑洞物質(zhì)的去向似乎都無(wú)法自圓其說(shuō),且尚無(wú)任何證據(jù)。因?yàn)槲镔|(zhì)進(jìn)入黑洞后看似消失了,但在黑洞外面還能觀測(cè)到至少四個(gè)物理量,即質(zhì)量、角動(dòng)量、電荷和曲率,這說(shuō)明被黑洞吸入的物質(zhì)還在里面,既沒(méi)有消失,也沒(méi)有被轉(zhuǎn)移到另一個(gè)時(shí)空。

正是這樣,黑洞才有著極端的力量,吞噬著所有的一切。因此,黑洞奇點(diǎn)的問(wèn)題至今還沒(méi)有一個(gè)真正能夠解釋的理論,或許永遠(yuǎn)是一個(gè)謎。你說(shuō)呢,歡迎討論。

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評(píng)論
??心無(wú)知??
太傅級(jí)
黑洞是宇宙中的極端頂級(jí)天體啊??!
2023-05-08
The Demon
儒生級(jí)
將個(gè)個(gè)宇宙比做一張張網(wǎng)奇點(diǎn)是否可以看作一個(gè)差一點(diǎn)穿破一張網(wǎng)的球
2023-08-21
科普61ce4e2baf1e7
庶吉士級(jí)
已學(xué)習(xí)
2023-05-08