黑洞奇點體積無限小密度無限大,到底是由什麽元素組成的?

宇宙時空探索 2024-04-20 16:47:30

黑洞,嚴格來講就是奇點本身,而奇點是沒有體積的,密度也是無限大的。

只不過,我們平時認爲黑洞是有體積的,這裏的體積當然不是奇點的體積,而是指黑洞史瓦西半徑形成的球面體積,史瓦西半徑與物體的質量成正比,不可能是無限小的。

史瓦西半徑,就是黑洞奇點到事件視界的距離。任何物體都有自己的史瓦西半徑,比如說地球的史瓦西半徑大約爲9毫米,意味著地球被壓縮成黑洞,事件視界的大小就是9毫米。

事件視界,顧名思義就是“事件的分界線”,事件視界內部,任何事件都會失去意義,那裏不再是我們熟悉的四維時空,具體是什麽,科學家們並不知道。

黑洞最中心是奇點,黑洞所有的質量都集中在奇點上。黑洞的質量並不是無限大的,理論上可以有大有小,但即便黑洞質量只有一千克,它的密度也是無限大的,因爲奇點的體積無窮小。

那麽,無窮小的奇點,到底是由什麽元素組成的呢?所有的元素都不是,甚至完全不能用元素解釋。說白了,奇點本身就不屬于我們的四維時空,因爲時間和空間一旦遇到奇點都失效了,科學家們認爲奇點很可能是“超時空或者高維度”裏面的東西。

人類能認知的最小尺度是普朗克長度,大約只有10的負35次方量級,而電子的直徑大約爲10的負15次方量級,兩者相差了20個數量級,可見普朗克尺度有多小了。

對于我們來講,任何小于普朗克長度的尺度都沒有意義,因此無窮小的奇點對于我們來講是沒有意義的,根本不是我們已知的任何元祖組成的。

實際上,不要說是黑洞了,即便是中子星和白矮星,也都不是由元素組成的,起碼不是我們已知的元素。爲什麽這樣講?

小質量恒定死亡之後,最終就會留下致密的內核,也就是白矮星,比如說我們的太陽在大約50億年之後就會演化爲白矮星。0.5倍到8倍太陽質量的恒星,最終都會演化爲白矮星。

白矮星的密度也是相當高的,每立方厘米就可以達到1噸到10噸,比我們如今已知的所有元素都要高,而且高很多。

那麽,白矮星內部的物質到底是什麽狀態呢?

內部的原子被徹底壓扁,甚至連核外電子也成了自由電子,只不過基本上還能保持原子的狀態。

白矮星依靠強大的電子簡並壓與引力對抗,不讓白矮星物質繼續向內坍縮。我們也可以把白矮星稱爲“電子簡並態物質”。

何爲電子簡並壓呢?

泡利不相容原理告訴我們,兩個或多個粒子不能處于完全相同的量子態,這就意味著電子之間存在著不相容的壓差,表現出強大的斥力,阻止白矮星在引力作用下繼續向內坍縮。

打個比方,假設你和我就是兩個微觀粒子,你就喜歡一個人待在房間裏,于是當我試圖進入你房間裏,你就會使勁把我往外推,因爲你和我是“不相容”的,而你的推力就相當于電子簡並壓。

但是,電子簡並壓並不是萬能的,也不是無限的。當白矮星通過不斷吞噬周圍物體的方式,質量變得很大,來到大約1.44倍太陽質量這個極限臨界值時,所謂的“錢德拉塞卡極限”,電子簡並壓也無法承受白矮星自身的重力,開始繼續向內坍縮,最終導致超新星爆發,坍縮爲一顆中子星。

中子星就相當于把所有電子都壓碎到了原子核上,與質子結合,全部轉化爲中子。中子星就相當于一個超級大的“原子核”,密度非常高,每立方厘米可以達到10億噸。

中子星依靠比電子簡並壓更強大的中子簡並壓來支撐自身重力的,但中子簡並壓也有一個極限,奧本海默極限,大約相當于3個太陽的質量。超過這個極限,中子星也會繼續向內坍縮,最終坍縮爲黑洞。

那麽黑洞到底是由什麽物質組成的呢?

或許不能再用“物質”來描述黑洞了,起碼不是我們已知的普通物質,我們很難想象,什麽物質竟然可以被壓縮到無窮小的體積呢?

無窮小,是數學領域相當抽象的概念,在實際生活中是不存在的,我們看到的任何事物不管多大多小,都是具體的,都是可以描述的,而黑洞完全無法用具體的語言去描述。

人類已知的元素有118種,包括人造元素。最大的元素密度也只有每立方厘米22.8克,不要說與黑洞相比了,即便是白矮星的密度也完全吊打,白矮星密度可達每立方厘米10噸,兩者完全不是一個數量級的。

著名科幻小說《三體》裏面的一種奇異物質水滴,密度就相當大,與中子星密度相當。雖然現實中我們根本看不到這種物質,但仍舊在我們可認知可接受的範圍內。

但黑洞中心的奇點物質,完全超出了我們的認知和理解範疇,說白了,甚至超出了四維時空的範疇,完全是超時空的東西,也難怪在我們看來奇點如此詭異。

也正因爲黑洞奇點很可能屬于超時空或者高維度的東西,科學家們才會對黑洞的研究如此執著,因爲一旦揭開了黑洞奇點的神秘面紗,就意味著我們打開了通向超時空或者高維度的秘密通道!

完。

9 阅读:2534
评论列表
  • 2024-06-01 10:29

    黑洞是一個轉換器,將可見物質轉換成暗能量,暗物質輻射出去,溢出的能量成爲黑洞本身的質量

  • 2024-04-30 06:13

    個人兩個推測。宇宙大爆炸理論,純能量降溫後形成了70%多的暗能量,20%多的暗物質和4-5%的正物質。黑洞是反向過程的話不一定要以物質爲核心基礎,也許是能量態的,也許是轉變後以暗物質爲核心(理論認爲暗物質的引力吸引是維系恒星結構的重要因素,正常物質間的引力吸引不足以維系)。1,按紅移效應推測宇宙在加速擴張,造成因素未知看不見摸不著,與引力作用相反,因此科學家加入暗能量概念,暗能量>暗物質,所以宇宙在擴張,黑洞有沒有可能是就是一種反饋機制,吸收正物質還原成純能量,因爲溫度無法維系只能被動再轉變爲其它東西,比如暗能量,越來越多的暗能量最終導致黑洞蒸發。2,暗物質的是看不見摸不著,但是能透過引力透鏡發現它的存在,星系正物質結構可以說就是在暗物質的結構基礎上保持的。換個角度,黑洞強大的引力是不是因爲核心是由暗物質構成的,正物質被壓縮至純能量後轉變成了暗物質,暗物質強大的引力效應表現成了黑洞的強大引力。自然界具有共通性,如果假設成立,暗物質星(黑洞)是否像恒星散發太陽風一樣散出暗物質風,暗物質風的密集處吸引了正物質的集聚形成了我們的可見星系,而暗物質風對抗的也正是星系外大量聚集的暗能量

  • 2024-04-23 19:12

    物質資態承接密合度跨越度變化,無法承受坍縮向內要對未坍縮物質合體合並

  • 2024-04-28 00:48

    爲啥說黑洞內奇點咱們理論都失效了,因爲他通向另外一個維度,是一個純能量組成的虛無空間,而不是一個點

    小葉 回覆:
    不是理論失效問題,而是我們不理解的問題,任何不理解的東西都說成了理論失效
  • 2024-04-28 17:34

    旋渦看見過沒有?黑洞也是一樣的,物質進去反物質出來,根本就沒什麽所謂的奇點,或者說出來的還是物質本身的另一種形態,只不過目前的科技對物質本身研究的還不夠投澈,說黑洞是四維超四維空間那就扯淡了,就如同人光吃不拉肯定會撐死,黑洞也拉粑粑只是這粑粑是什麽形態還無法確定而已,那麽簡單的道理幹嘛非得往玄而又玄的科幻去猜測呢,記住黑洞也拉粑粑就行啦!

  • 2024-04-28 18:20

    哥還有一種靠譜的推論,黑洞是物質的最重形態,虛空是物質的最輕形態,最重到極點就轉化成最輕的虛空狀態物質,根本就沒什麽反物質,也沒有大爆炸,只有物質從最輕到最重再從最重到最輕的無限循環,物質本身我們理解的還是太小兒科…圓,陰陽,太極,一定是構成萬事萬物的最終答案,沒有消失沒有誕生物質從來都在那裏不來不去,只是我們想歪了!

  • 2024-04-30 09:04

    總之一切都會消失然後再以令外一種形態出現

  • 2024-04-28 22:12

    怎麽說都行反正無法證實

  • 2024-04-21 08:28

    黑洞還是可以理解的,只是小編不懂。

  • 2024-04-23 20:53

    無數粒子壓在一起,密度無限大!

  • 2024-04-28 01:15

    宇宙大爆炸就是降維。引力坍塌成奇點就是試圖升維。[得瑟]

  • 2024-04-20 23:25

    命運=神經思維反應的聚合

  • 2024-04-25 15:24

    物理數學模型而已,無法證實

  • 2024-04-27 20:55

    就看標題,估計這文章,半桶水都沒有……還元素[笑著哭]

  • 2024-04-22 08:41

    什麽組成的先不討論,你能不能告訴我,奇點怎麽來的,你要說是宇宙在無限循環,請問,循環之初是什麽樣的,形成循環的物質是哪裏來的,無中生有嗎?還是憑空出現?

    一路有我風雨相伴 回覆:
    按照現有理論,物質確實是無中生有,憑空出現。正反粒子出現後相互泯滅了,所以才看不到。也就是說在我們現有宇宙,還有一個反物質組成的宇宙,反物質宇宙在別的維度而已。
    一路有我風雨相伴 回覆:
    高能粒子碰撞,如你在粒子加速器中發現的,會成對創造粒子和反粒子。你甚至可以使用足夠強大的激光來創造它們,實際上是從虛無中産生它們。
  • 2024-04-21 13:49

    所有的黑洞吸完物資合並一起後,又是下一場宇宙大爆炸

  • 2024-04-21 23:47

    三千大千世界,無奇不有,少見而多怪!

宇宙時空探索

簡介:用通俗的語言诠釋科學