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黑洞里面是什么(黑洞内部是什么)

福瑞号2022-11-22 10:48:22创业分享245

漆黑的颜色,吞噬一切的无底深渊,它就是宇宙中最让人畏惧的天体——黑洞

黑洞里面是什么(黑洞内部是什么)-图1
黑洞,是宇宙中最让人疑惑的天体,在理论物理中,各种关于黑洞的研究都是十分活跃的,每过一段时间就会有新的发现,各种关于黑洞的研究也是诺贝尔奖的常客,不过因为黑洞的种种特点,我们其实对这种天体的了解并不多,黑洞无法直接观察,我们只能间接的推测黑洞的体积和质量。密度=质量/体积,而黑洞的密度为无限大,那么黑洞在质量确定的情况下,体积就必须无限小。
黑洞里面是什么(黑洞内部是什么)-图2

我们常说的黑洞指的是内部奇点再加上外围的视界,黑洞内部的奇点无限小,密度无限高,产生的引力强大到足以扭曲时空,光线被黑洞的引力吸引后,也无法逃脱,简单来说黑洞就是一种时空曲率极大的天体,宇宙中最快的速度是光速,每个天体都有属于自己的“逃逸速度”,只有达到这个速度后,才能摆脱这个天体引力的吸引,而黑洞的逃逸速度超过了光速,这也就是说进入黑洞的引力范围后,就再也无法逃脱,毕竟宇宙最快的速度都无法离开黑洞的引力范围。

黑洞里面是什么(黑洞内部是什么)-图3

黑洞到底是什么?它是一个“球”还是一个“洞”?

广义相对论预言了黑洞的存在,同时黑洞的存在也印证了引力是时空弯曲的观点,黑洞的时空曲率就大到了光都无法逃逸,根据相对论黑洞附近的时间也会变慢,在黑洞内部的“奇点”附近,时间流速无限接近于停滞。因此人类很难对黑洞进行合理的探测,首先进入黑洞的光就无法离开,因此我们无法直接观测到黑洞,黑洞其实不是黑色的,只是因为我们观察不到它,才称呼它为黑洞。

黑洞里面是什么(黑洞内部是什么)-图4

说黑洞是一个“洞”,其实也不恰当,因为黑洞的本质是一个被压缩到极致的物质团,从理论上来说应该是球形的,只不过它的体积无限小。我们通常称呼这个物质团为“奇点”,物理学中有两个奇点,一个是造成宇宙大爆炸的奇点,另外一个就是黑洞内部的奇点,两者之间有一些相似之处,但是本质上存在很大的差别,我们虽然说黑洞内部的奇点密度无限大,其实还是有一定数值的,只是我们无法描述,而促使宇宙诞生的奇点,真的蕴含无限大的能量和热量,并且质量无限大,密度无限小。

所以黑洞既不是白色的,也不是一个洞,一切都是引力造成的假想,黑洞奇点的引力创造了一个“视界范围”,造成了周围的时空弯曲,才会像一个无底深渊一样,把周围的一切都吸引进来。

黑洞里面是什么(黑洞内部是什么)-图5

黑洞的视界范围半径被我们叫作“史瓦西半径”,任何物体都有属于自己的“史瓦西半径”,当一个物体被压缩成球形,并且这个球体的半径小于史瓦西半径时,这个物体就会变成一个黑洞,地球的史瓦西半径是9毫米,我们可以想象一下,地球压缩成一个半径9毫米的球体有多么困难,宇宙中的黑洞基本都是死亡恒星中形成的,大质量恒星的内核,恒星演化末期最后会向坍塌,才会正常的形成黑洞, 除此之外宇宙演化的早期,超高的物质密度会演化出黑洞,这样的黑洞被称为“原初黑洞”。

黑洞里面是什么(黑洞内部是什么)-图6

在很长一段时间内,都没有直接证据可以证明黑洞的存在,但是关于黑洞的数学模型已经发展到十分成熟的地步,也就是说人类在地球上,用数学预言了一种存在于宇宙中的天体,并且这种真实存在,对于宇宙的演化有巨大的影响。

为什么我们看不到“奇点”?

黑洞是什么样子的?我们可以想象,黑洞的事件视界就是弯曲到极致的深空,最让人好奇的是黑洞内部的奇点,如果没有事件视界存在的话,我们就可以直接看到奇点,这会帮助我们更好的探索黑洞的演化。这样的奇点被叫做“裸奇点”。

黑洞里面是什么(黑洞内部是什么)-图7

诺奖得主罗杰·彭罗斯提出过这样一个理论:“宇宙监察假设”,他认为宇宙中每诞生一个奇点,就会诞生出一个“事件视界”,这是因为大自然禁止人类这样的文明直接观察奇点,这个记录甚至成为了黑洞理论的基石。为什么宇宙禁止人类观察奇点呢?可以直接观察奇点,是一件让科学家十分兴奋的事情,但是这可能并不是一件好事,因为在奇点附近,人类的物理定律会失效,这可能会向周围的空间释放不确定性信息,导致宇宙的因果性被破坏,造成很严重的后果。

黑洞里面是什么(黑洞内部是什么)-图8

所以有一位“监察者”存在,保证每诞生出一个奇点,就会有一个事件视界包裹着它,把奇点附近的时空和正常的时空分隔开,保护时空的一体性,不过这个监察者并不是真实存在的,而是某种物理定律,我们暂时还不知道这个物理定律具体的内容,也有可能是某个我们已经知道的定律,但是暂时还不知道这个定律和黑洞之间的关联。所以宇宙“禁止”裸奇点的存在,因为裸奇点会影响时空的正常演化,我们看不到黑洞内部,是宇宙在“保护”我们。

黑洞里面是什么(黑洞内部是什么)-图9

观察奇点,可能并不是一件好事,在未来人类或许可以找到其他的方法去研究黑洞的内部。

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