黑洞奇点体积无限小密度无限大,到底是由什么元素组成的?

宇宙时空探索 2024-04-20 16:47:30

黑洞,严格来讲就是奇点本身,而奇点是没有体积的,密度也是无限大的。

只不过,我们平时认为黑洞是有体积的,这里的体积当然不是奇点的体积,而是指黑洞史瓦西半径形成的球面体积,史瓦西半径与物体的质量成正比,不可能是无限小的。

史瓦西半径,就是黑洞奇点到事件视界的距离。任何物体都有自己的史瓦西半径,比如说地球的史瓦西半径大约为9毫米,意味着地球被压缩成黑洞,事件视界的大小就是9毫米。

事件视界,顾名思义就是“事件的分界线”,事件视界内部,任何事件都会失去意义,那里不再是我们熟悉的四维时空,具体是什么,科学家们并不知道。

黑洞最中心是奇点,黑洞所有的质量都集中在奇点上。黑洞的质量并不是无限大的,理论上可以有大有小,但即便黑洞质量只有一千克,它的密度也是无限大的,因为奇点的体积无穷小。

那么,无穷小的奇点,到底是由什么元素组成的呢?所有的元素都不是,甚至完全不能用元素解释。说白了,奇点本身就不属于我们的四维时空,因为时间和空间一旦遇到奇点都失效了,科学家们认为奇点很可能是“超时空或者高维度”里面的东西。

人类能认知的最小尺度是普朗克长度,大约只有10的负35次方量级,而电子的直径大约为10的负15次方量级,两者相差了20个数量级,可见普朗克尺度有多小了。

对于我们来讲,任何小于普朗克长度的尺度都没有意义,因此无穷小的奇点对于我们来讲是没有意义的,根本不是我们已知的任何元祖组成的。

实际上,不要说是黑洞了,即便是中子星和白矮星,也都不是由元素组成的,起码不是我们已知的元素。为什么这样讲?

小质量恒定死亡之后,最终就会留下致密的内核,也就是白矮星,比如说我们的太阳在大约50亿年之后就会演化为白矮星。0.5倍到8倍太阳质量的恒星,最终都会演化为白矮星。

白矮星的密度也是相当高的,每立方厘米就可以达到1吨到10吨,比我们如今已知的所有元素都要高,而且高很多。

那么,白矮星内部的物质到底是什么状态呢?

内部的原子被彻底压扁,甚至连核外电子也成了自由电子,只不过基本上还能保持原子的状态。

白矮星依靠强大的电子简并压与引力对抗,不让白矮星物质继续向内坍缩。我们也可以把白矮星称为“电子简并态物质”。

何为电子简并压呢?

泡利不相容原理告诉我们,两个或多个粒子不能处于完全相同的量子态,这就意味着电子之间存在着不相容的压差,表现出强大的斥力,阻止白矮星在引力作用下继续向内坍缩。

打个比方,假设你和我就是两个微观粒子,你就喜欢一个人待在房间里,于是当我试图进入你房间里,你就会使劲把我往外推,因为你和我是“不相容”的,而你的推力就相当于电子简并压。

但是,电子简并压并不是万能的,也不是无限的。当白矮星通过不断吞噬周围物体的方式,质量变得很大,来到大约1.44倍太阳质量这个极限临界值时,所谓的“钱德拉塞卡极限”,电子简并压也无法承受白矮星自身的重力,开始继续向内坍缩,最终导致超新星爆发,坍缩为一颗中子星。

中子星就相当于把所有电子都压碎到了原子核上,与质子结合,全部转化为中子。中子星就相当于一个超级大的“原子核”,密度非常高,每立方厘米可以达到10亿吨。

中子星依靠比电子简并压更强大的中子简并压来支撑自身重力的,但中子简并压也有一个极限,奥本海默极限,大约相当于3个太阳的质量。超过这个极限,中子星也会继续向内坍缩,最终坍缩为黑洞。

那么黑洞到底是由什么物质组成的呢?

或许不能再用“物质”来描述黑洞了,起码不是我们已知的普通物质,我们很难想象,什么物质竟然可以被压缩到无穷小的体积呢?

无穷小,是数学领域相当抽象的概念,在实际生活中是不存在的,我们看到的任何事物不管多大多小,都是具体的,都是可以描述的,而黑洞完全无法用具体的语言去描述。

人类已知的元素有118种,包括人造元素。最大的元素密度也只有每立方厘米22.8克,不要说与黑洞相比了,即便是白矮星的密度也完全吊打,白矮星密度可达每立方厘米10吨,两者完全不是一个数量级的。

著名科幻小说《三体》里面的一种奇异物质水滴,密度就相当大,与中子星密度相当。虽然现实中我们根本看不到这种物质,但仍旧在我们可认知可接受的范围内。

但黑洞中心的奇点物质,完全超出了我们的认知和理解范畴,说白了,甚至超出了四维时空的范畴,完全是超时空的东西,也难怪在我们看来奇点如此诡异。

也正因为黑洞奇点很可能属于超时空或者高维度的东西,科学家们才会对黑洞的研究如此执着,因为一旦揭开了黑洞奇点的神秘面纱,就意味着我们打开了通向超时空或者高维度的秘密通道!

完。

9 阅读:2523
评论列表
  • 2024-06-01 10:29

    黑洞是一个转换器,将可见物质转换成暗能量,暗物质辐射出去,溢出的能量成为黑洞本身的质量

  • 2024-04-30 06:13

    个人两个推测。宇宙大爆炸理论,纯能量降温后形成了70%多的暗能量,20%多的暗物质和4-5%的正物质。黑洞是反向过程的话不一定要以物质为核心基础,也许是能量态的,也许是转变后以暗物质为核心(理论认为暗物质的引力吸引是维系恒星结构的重要因素,正常物质间的引力吸引不足以维系)。1,按红移效应推测宇宙在加速扩张,造成因素未知看不见摸不着,与引力作用相反,因此科学家加入暗能量概念,暗能量>暗物质,所以宇宙在扩张,黑洞有没有可能是就是一种反馈机制,吸收正物质还原成纯能量,因为温度无法维系只能被动再转变为其它东西,比如暗能量,越来越多的暗能量最终导致黑洞蒸发。2,暗物质的是看不见摸不着,但是能透过引力透镜发现它的存在,星系正物质结构可以说就是在暗物质的结构基础上保持的。换个角度,黑洞强大的引力是不是因为核心是由暗物质构成的,正物质被压缩至纯能量后转变成了暗物质,暗物质强大的引力效应表现成了黑洞的强大引力。自然界具有共通性,如果假设成立,暗物质星(黑洞)是否像恒星散发太阳风一样散出暗物质风,暗物质风的密集处吸引了正物质的集聚形成了我们的可见星系,而暗物质风对抗的也正是星系外大量聚集的暗能量

  • 2024-04-23 19:12

    物质资态承接密合度跨越度变化,无法承受坍缩向内要对未坍缩物质合体合并

  • 2024-04-28 00:48

    为啥说黑洞内奇点咱们理论都失效了,因为他通向另外一个维度,是一个纯能量组成的虚无空间,而不是一个点

    小叶 回复:
    不是理论失效问题,而是我们不理解的问题,任何不理解的东西都说成了理论失效
  • 2024-04-28 17:34

    旋涡看见过没有?黑洞也是一样的,物质进去反物质出来,根本就没什么所谓的奇点,或者说出来的还是物质本身的另一种形态,只不过目前的科技对物质本身研究的还不够投澈,说黑洞是四维超四维空间那就扯淡了,就如同人光吃不拉肯定会撑死,黑洞也拉粑粑只是这粑粑是什么形态还无法确定而已,那么简单的道理干嘛非得往玄而又玄的科幻去猜测呢,记住黑洞也拉粑粑就行啦!

  • 2024-04-28 18:20

    哥还有一种靠谱的推论,黑洞是物质的最重形态,虚空是物质的最轻形态,最重到极点就转化成最轻的虚空状态物质,根本就没什么反物质,也没有大爆炸,只有物质从最轻到最重再从最重到最轻的无限循环,物质本身我们理解的还是太小儿科…圆,阴阳,太极,一定是构成万事万物的最终答案,没有消失没有诞生物质从来都在那里不来不去,只是我们想歪了!

  • 2024-04-21 08:28

    黑洞还是可以理解的,只是小编不懂。

  • 2024-04-23 20:53

    无数粒子压在一起,密度无限大!

  • 2024-04-28 01:15

    宇宙大爆炸就是降维。引力坍塌成奇点就是试图升维。[得瑟]

  • 2024-04-30 09:04

    总之一切都会消失然后再以令外一种形态出现

  • 2024-04-28 22:12

    怎么说都行反正无法证实

  • 2024-04-20 23:25

    命运=神经思维反应的聚合

  • 2024-04-25 15:24

    物理数学模型而已,无法证实

  • 2024-04-27 20:55

    就看标题,估计这文章,半桶水都没有……还元素[笑着哭]

  • 2024-04-22 08:41

    什么组成的先不讨论,你能不能告诉我,奇点怎么来的,你要说是宇宙在无限循环,请问,循环之初是什么样的,形成循环的物质是哪里来的,无中生有吗?还是凭空出现?

    一路有我风雨相伴 回复:
    按照现有理论,物质确实是无中生有,凭空出现。正反粒子出现后相互泯灭了,所以才看不到。也就是说在我们现有宇宙,还有一个反物质组成的宇宙,反物质宇宙在别的维度而已。
    一路有我风雨相伴 回复:
    高能粒子碰撞,如你在粒子加速器中发现的,会成对创造粒子和反粒子。你甚至可以使用足够强大的激光来创造它们,实际上是从虚无中产生它们。
  • 2024-04-21 13:49

    所有的黑洞吸完物资合并一起后,又是下一场宇宙大爆炸

  • 2024-04-21 23:47

    三千大千世界,无奇不有,少见而多怪!

宇宙时空探索

简介:用通俗的语言诠释科学