超大黑洞密度低，可以浮在空氣里！

黑洞是宇宙空間里密度無限大體積無限小的特殊天體，它引力極大，任何進入視界內的物質都將被吞噬，甚至連光線都無法逃脫。既然如此，黑洞的密度怎麼可能比空氣還小？這不但和前面所說的密度無限大體積無限小自相矛盾，甚至顛覆了我們對黑洞的傳統認知。但筆者要告訴你的是，超大質量的黑洞其密度必然比空氣還低。

我們知道，黑洞雖然是一個時空曲率無限小的奇點，但它存在一個最外層的邊界，叫做視界，視界內光線不能逃脫，所以視界是我們所能觀察到的黑洞的邊緣。我們平時所說的黑洞大小，就是指黑洞這個視界面的大小，也就是黑洞史瓦西半徑的球形面大小。我們所說的黑洞密度，就是指視界內黑洞的平均密度，如果我們的地球成為黑洞，它的史瓦西半徑是9毫米，密度是2.05*10^30千克/立方米，如果我們的太陽成為黑洞，它的史瓦西半徑是2964米，密度是1.83*10^19千克/立方米。

聰明如你已經看出來了，質量越大的黑洞，其史瓦西半徑越大，但密度卻會降低，這是為什麼呢？原來黑洞的史瓦西半徑與其質量成正比，但體積是與半徑的立方成正比，而密度是與體積成反比的，故黑洞體積增長率大於質量增長率，所以黑洞的密度會隨半徑增長而減低。

我們知道，空氣的密度是1.29千克/立方米，那麼有沒有可能黑洞的密度會比空氣密度還低呢？經筆者計算，大於3.77億倍太陽質量的黑洞，其密度就會比空氣還低了。

這樣的黑洞在宇宙中應該比比皆是，迄今為止科學家們發現的最大黑洞是位於星系S5 0014+813的中心，質量約為太陽的400億倍，它的史瓦西半徑為1.33*10^14米，相當於880個天文單位（地球到太陽的距離）。筆者計算後發現，它的密度只有0.115克/立方米，比氫氣的密度還低780倍，如果這個黑洞能放到地球上，可能要不了多久就會像氣球一樣上升到大氣層邊緣。

附：黑洞的密度計算公式，其中M是黑洞的質量，單位是千克，有興趣的朋友可以計算一下：

p=7.335*10^79/M^2（千克/立方米）

（圖片皆來自網路）

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