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黑洞的密度有多大?科學家也不知曉,因為越小的越大,越大的越小

宇宙中的天體各自都有其密度的限度,比如像白矮星和中子星,白矮星的密度大概是每立方厘米1噸左右,中子星的密度大致是每立方厘米8000萬到20億噸之間,雖然它們的密度都很大,但是還都是有限度的,那麼黑洞呢?它的密度有多大?

關於黑洞的密度情況,實際上是一個相當讓科學家們頭痛的問題,任是天文物理學家們也沒研究清楚,因為即便只考慮黑洞的視界體積,它的密度也並沒有一個等級和限度,而且根據質量的不同,黑洞的大小也很不一樣,因為其質量與體積的大小根本不成固定數值的比例,可以說是十分奇葩。

如果知道黑洞的質量,那麼它的體積是可以算出來的,這方面有一個專門的計算公式,叫做「史瓦西半徑公式」,列式為:Rs = 2GM/c^2 ,其中Rs為史瓦西半徑,G為引力常數,M為質量,c為光速,根據這個公式,如果知道一個天體的質量,設定光速為逃逸速度,就很容易計算出相應的半徑,那麼這個半徑就是該天體的「史瓦西半徑」。

既然能計算,那就可以算出密度了,如果把地球這麼大質量的物體(5.965億億噸)壓成一個黑洞,根據這個公式來計算,那麼這個黑洞的史瓦西半徑只有0.9厘米,算下來其體積也就3立方厘米,然而這其中卻有著近6億億噸的質量,可以說是密度大得驚人了。

然而,如果把太陽壓成一個黑洞,那麼它的史瓦西半徑將會是3公里,也就是說太陽會成為一個直徑六公里的大黑球,然而太陽的質量只是地球的33萬倍,直徑6公里的大黑球裝下33萬個3立方厘米的小黑球是遠遠不止的,所以這就很不成比例。

我們再看銀河系中心黑洞,它的質量是430萬倍太陽,然而這個大黑球的直徑為近5000萬公里,裝下430萬個直徑6公里的太陽黑洞更是遠遠不止。由此也可見,把質量越小的東西變成黑洞,那麼它的密度就越高,質量越大的東西壓成黑洞,那麼它的密度就越低。

有人曾計算把整個宇宙的質量看作一個黑洞,發現它的直徑會在千億光年以上,其體積會比現在的宇宙還大,若把宇宙的所有物質均勻分布到這個宇宙級黑洞中,那麼就會發現它的密度比我們所說的真空還空。

然而像如上這麼解釋黑洞的密度就正確了嗎?其實根本不是!因為我們上面說的都是黑洞的視界範圍的大小,也就是說,我們剛才都是從可以觀察到的黑洞的邊界上來算的,但是黑洞視界範圍並不代表就是到了黑洞這個天體上,只是裡面的東西我們看不到了而已,就好像我們從太空看地球,不能說到了地球大氣層就算到了地球上,因為距離地球表面還有數百公里呢!所以作為天體的黑洞很可能只是黑洞視界範圍內一個極小的能量球,這個能量球才是真正的黑洞天體,然而它的質量和體積有著什麼樣的關係?至今的天文觀測手段對此一無所見,就連天文物理學家也沒有對此形成廣泛認同的理論。

所以,黑洞的密度到底有多大?現在沒有人說得清,我們聽到的聲音通常都是黑洞內部有一個體積無限小,質量無限大,密度無限大的奇點,但其實這樣講是不客觀的,然而我們現在又對黑洞的內部世界一無所知,所以關於黑洞這個天體的真正密度,所有的地球人都還不知道!

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