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被黑洞吞噬掉的星球都去哪兒啦,難道憑空消失了?

時間:2023-05-07 18:51:15    來源:科普中國網(wǎng)    

黑洞是宇宙中的極端頂級天體,也可以說是宇宙所有天體的頂級尸骸,就是終極遺體。但這個尸骸并不是壽終正寢安靜地待著,或者慢慢腐爛消失,而是會像許多鬼怪影視和傳說中那樣的“詐尸”。

黑洞的“詐尸”就是由于其極端的曲率,形成極端的引力,會把靠近自己身邊的一切,包括比自己質(zhì)量大的恒星等天體撕碎,吞噬掉,最終讓它們消失得無影無蹤。在黑洞周邊沒有任何吞噬對象時,黑洞就會像消失了一樣,無法看到。

那么這些被吞噬掉的天體物質(zhì)都到哪里去了呢?許多朋友對這種現(xiàn)象十分不解,按照物理規(guī)律,任何物體都不可能無緣無故的消失,黑洞難道違背了物理規(guī)律嗎?


(資料圖片僅供參考)

其實并非如此。說起來,黑洞正是愛因斯坦廣義相對論預言的一種奇異天體,而廣義相對論是現(xiàn)代物理學的基礎(chǔ),這說明黑洞正是符合物理學推論的一種存在,是愛因斯坦場論推演的必然結(jié)果。

愛因斯坦的這種推論被同時代科學家卡爾·史瓦西進一步破解,他在1916年廣義相對論剛剛發(fā)表不久,論證出了質(zhì)量的臨界半徑特征值,就是任何具有質(zhì)量的物體,都有一個臨界半徑值,當被某種力量壓縮到極端,也就是被壓縮進自己的臨界半徑范圍時,就會出現(xiàn)某種奇異現(xiàn)象。

這種奇異現(xiàn)象就是物質(zhì)會無限坍縮到核心一個無限小的奇點上,這個奇點密度無限大,溫度無限高,曲率無限大。由于無限的曲率,這個奇點會在自己周圍形成一個球狀空間,這個球狀空間半徑正好就是質(zhì)量的臨界半徑,任何物質(zhì)一旦靠近進入這個半徑,就有去無回,連逃逸速度達到每秒三十萬公里的光也不例外。

人們把這個臨界半徑值稱為史瓦西半徑,而這個球狀空間就被稱為黑洞。與質(zhì)量相比,這個球狀空間很小,其計算公式為R=2GM/C^2,R即為史瓦西半徑,G為引力常量,M為物體質(zhì)量,C為光速。

根據(jù)這個公式,我們可以計算出太陽的史瓦西半徑約為3公里,地球的史瓦西半徑約為9毫米。任何物質(zhì)包括一個原子,都有其質(zhì)量臨界點。這個理論已經(jīng)被科學觀測和實驗所證實,沒有什么可質(zhì)疑的。

由于進入黑洞的光都無法逃逸,依靠光來觀測世界的人類就無法看到黑洞了。人們現(xiàn)在所以能夠觀測到黑洞,是因為黑洞貪吃,在狼吞虎咽的過程周邊物質(zhì)劇烈碰撞迸發(fā)出強光和各種射線,根據(jù)這些包圍著黑洞的可見光和高能射線,人們才能一窺黑洞外貌。

其實,黑洞的大小,主要是指史瓦西半徑的大小,這個大小是與黑洞質(zhì)量成正比的,而黑洞的實質(zhì)就是核心那個奇點,所有的黑洞不管質(zhì)量大小,奇點都是一樣的無限小,也就是無法衡量有多小,而史瓦西半徑那個那個球狀實際上是個空空如也的引力場空間。

說到這,朋友們應(yīng)該知道那些被黑洞吞噬的天體物質(zhì)都到哪兒去了吧?簡單的說,就是都被揉碎成比我們理解的最小粒子還小的物質(zhì),墜落到核心的奇點里去了。而這個奇點雖然無限小,但并沒有消失,這一點從黑洞吞噬物質(zhì)后質(zhì)量不斷增大,其史瓦西半徑也不斷增大就可以證明。

人們雖然無法窺探黑洞內(nèi)部狀況,但正是從觀測黑洞的史瓦西半徑大小和活動狀況,得到黑洞質(zhì)量、角動量、電荷等物理量,這說明黑洞在我們的世界依然遵循著物理定律。

至于奇點是個什么東西,目前的科學尚無法解釋,因為現(xiàn)代物理學研究認為,奇點是超時空物質(zhì),不屬于我們世界理論能夠解釋的范疇,比較規(guī)范的說法是現(xiàn)代物理學在奇點處失效。

雖然如此,還是有許多科學家對黑洞奇點提出各種猜想,比較有影響的說法是:

1、黑洞奇點是另一個時空交匯處,物質(zhì)從黑洞奇點處消失,成為另一個時空的東西;

2、宇宙原初奇點是量子真空隨機漲落的產(chǎn)物,是帶有巨大能量的正負虛粒子,它們隨機成對出現(xiàn)又相互湮滅,由于這種隨機的不完美和不對稱,有的沒有湮滅,由此就誕生了宇宙;

3、物質(zhì)從黑洞奇點處消失,轉(zhuǎn)移到了另一個時空,從另一個時空白洞中噴射而出;

這些解釋各有各的道理,但作為黑洞物質(zhì)的去向似乎都無法自圓其說,且尚無任何證據(jù)。因為物質(zhì)進入黑洞后看似消失了,但在黑洞外面還能觀測到至少四個物理量,即質(zhì)量、角動量、電荷和曲率,這說明被黑洞吸入的物質(zhì)還在里面,既沒有消失,也沒有被轉(zhuǎn)移到另一個時空。

正是這樣,黑洞才有著極端的力量,吞噬著所有的一切。因此,黑洞奇點的問題至今還沒有一個真正能夠解釋的理論,或許永遠是一個謎。你說呢,歡迎討論。

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