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地球變成黑洞半徑只有9毫米,宇宙變成黑洞有多大?你可能想錯了

在所有的宇宙天體種類中,黑洞可以說是最難理解又最為神秘的天體,它的引力場強到連秒速30萬公里的光都無法逃脫,任何物質只要來到它的視界邊緣,必然會被吸入到它那無盡的深淵中。

黑洞的視界邊緣也被認為是黑洞的體積外表,也就是被黑洞物理上的表面,但是這個表面並不是有固態物質可以衡量的,而且是看不見的,它只是關於黑洞體積的一種定義,即光線無法逃逸出黑洞引力場的地方,在這個邊緣的外面,物質因為有光可以發出,所以還是可見的,但是在這個邊緣的內部,光等物質永遠無法逃脫出來,所以一切都是不可見的,黑洞的內部是看不到的。

那麼黑洞裡面到底有什麼呢?沒有人真正知道,一般的科學理論認為黑洞中間會有一個奇點,這個起點是體積無限小密度無限大(不是質量無限大),我們所知曉的物理定律在它這裡都將失效。

不過黑洞就是再奇葩,它也只是宇宙中的一種天體,它也是有自身質量的,而黑洞的質量又決定了它自身體積(視界體積)的大小,有一個叫做「史瓦西半徑公式」的物理公式,就是專門來計算黑洞的體積(視界體積)大小的,其公式如下:

在上面的公式中,v指天體的逃逸速度,G為萬有引力常數,M為天體質量,R為天體質心與被吸引物體質心的距離,物體的速度如果小於一個天體的逃逸速度,那麼它就不能擺脫其引力束縛,也就會被該天體吸引,從而無法脫離軌道逃逸到星際空間。於是從中就能得出天體的史瓦西半徑,即為逃逸速度等於光速時候所得出的R的值,以黑洞來說,它的史瓦西半徑等於萬有引力常數乘以其質量乘以二再除以光速的平方,所計算出來的史瓦西半徑,指的就是從黑洞中心向外的史瓦西半徑長度的距離上,正是光線無法逃脫出黑洞引力場的位置。

若用這個公式來計算不同天體變成黑洞的體積,就會發現質量越小的天體其史瓦西半徑(此處也可以理解為黑洞的視界體積)越小,質量越大的天體其史瓦西半徑越大,而且不成比例,比如果將地球這樣質量的物質變成黑洞的話,那麼它的史瓦西半徑只有0.9厘米,而如果將太陽這樣質量的天體變成黑洞的話,它的史瓦西半徑將達到三公里那麼大,但是太陽的質量只有地球的33萬倍,體積只有地球的130萬倍,然而半徑三公里的球體放下幾十上百萬個半徑9毫米的小球是遠遠不止的,放下幾十百億個都不成問題,而如果將整個宇宙的物質化作一個黑洞的話,這個黑洞會有多大呢?你可能會覺得,黑洞這種大密度天體會將宇宙的體積縮小不少,然而如果這麼想就錯了,其實這個黑洞的視界體積比我們的宇宙還大,有人計算髮現其直徑在1000億光年以上,,因此也有人懷疑我們是不是處在一個巨型黑洞之中。


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