文章图片
文章图片
文章图片
从理论上来讲 ， 黑洞的奇点体积无穷小、密度无限大 ， 为何这么说呢？对于这个问题 ， 科学家给出的解释其实可以简单地概括为：我们也很无奈啊 。 下面我们就来了解一下 。
宇宙中所有的天体 ， 都会因为自身的重力而具备向内坍缩的趋势 ， 在这种情况下 ， 天体想要维持一个稳定的体积 ， 其内部就必须要有一种力来抵挡自身重力的“压缩” 。
由于重力其实就是引力的一种表现 ， 而引力的大小则与质量成正比 ， 因此对于那些质量较小的天体而言 ， 其自身的重力就比较小 ， 所以它们仅凭物质间的电磁力 ， 就可以抵挡住重力的“压缩” ， 比如说我们的地球就是属于这种情况 。
另一方面来讲 ， 引力是一种长程力 ， 并且只有“吸引力”而没有“排斥力” ， 所以引力是可以无限叠加的 ， 随着天体的质量的增加 ， 其自身的重力也就会越来越大 ， 当达到一定程度的时候 ， 物质间的电磁力就不足以抵挡重力 ， 于是天体就会坍缩 。
一个天体的坍缩会导致其体积不断减小 ， 其核心的温度和压强就会因此而持续升高 ， 因为氢是宇宙中丰度最高的元素 ， 所以宇宙中那些大质量天体的核心 ， 几乎总是存在着大量的氢元素 ， 当天体核心的温度和压强足够高的时候 ， 就会发生氢核聚变反应 ， 其产生的能量就可以阻止天体进一步坍缩 。
实际上 ， 宇宙中所有处于主序星阶段的恒星都是依靠内部的核聚变来抵挡重力的 ， 对于那些大质量恒星来讲 ， 当它们核心的氢元素消耗殆尽之后 ， 还会启动一轮又一轮的更重元素的核聚变 ， 如氦、碳、氧、氖、镁、硅等等 。
然而能参与核聚变的“燃料”终究是有限的 ， 在“燃料”耗尽之后 ， 天体就失去了抵挡重力的力量 ， 于是天体会因为重力的“压缩”而坍缩 ， 在此之后 ， 有一种被称为“简并压”的力量又会充当抵挡重力的“角色” 。
简单来讲 ， “简并压”就是指微观粒子之间的排它性 ， 它们不允许其他同类型的微观粒子占据自身的空间 ， 比如说宇宙中的白矮星就是通过“电子简并压”来抵抗自身的重力 ， 而中子星则是通过“中子简并压”来抵抗自身的重力 ， 科学家猜测 ， 宇宙中可能还存在着一种“夸克星” ， 它们能够凭借“夸克简并压”来维持自身的体积 。
但“简并压”的力量也不是无限大 ， 而引力却是可以无限地叠加的 ， 这就意味着 ， 如果天体的质量足够大 ， 其身的重力仍然可以碾压“简并压” ， 那宇宙中还有什么力量可以抵挡如此强大的重力呢？很遗憾 ， 根据我们人类目前的认知 ， 在这种情况下 ， 宇宙中就再也没有任何力量能够抵挡重力了 。
于是科学家只能无奈地认为 ， 当一个天体的内部没有任何力量能够抵挡其自身重力的时候 ， 这个天体就会被重力无限地“压缩” ， 进而形成一个体积无限小 ， 密度无限大的“点” 。
根据广义相对论 ， 这样的“点”会将附近的空间扭曲到极致 ， 从而形成一个封闭的球体空间 ， 任何进入了这个球体空间的物质 ， 都无法逃逸出去 。 是的 ， 这种球体空间其实就是所谓的黑洞 ， 而这个“点”其实就是位于黑洞中心位置的奇点 ， 这种球体空间的表面其实就是黑洞的“事件视界” ， 黑洞的质量越大 ， 其覆盖的范围也就越大 。
总而言之 ， 之所以说黑洞的奇点体积无穷小、密度无穷大 ， 其实是一种无奈的推测 ， 实际情况到底是不是这样 ， 现在的我们根本无法去进行验证 。
如果在遥远的未来 ， 科学家们真的洞悉了黑洞内部的秘密 ， 那宇宙的起源之谜或许就可以揭开 ， 因为根据“大爆炸宇宙论” ， 我们所处的宇宙 ， 也是诞生于一个体积无穷小、密度无穷大的奇点 。
推荐阅读
- 中国航天员在天宫空间站创纪录6个月后返回地球
- 由于资源勘探上的花费巨大，所以有相当大的动力进一步发展定量技术
- 神舟十三号返回，天宫空间站何时完工？只需不到9个月时间
- 天宫空间站朋友圈持续扩大，重量级玩家表达合作意愿：可建新舱段
- 中国哈勃真身来了，巡天初样组装现场曝光，外形黑不溜秋像锅炉？
- 天宫空间站拉开建造大幕：天舟四号誓师动员大会！图解组装流程
- “天宫”空间站如何处理垃圾？尿液经过处理后，直接就可以喝！
- 美俄空间站纷争，中国欢迎外国宇航员上天宫！究竟谁能捷足先登？
- 中美太空竞赛已开始？美媒发表评论：中国将成为最后赢家