來(lái)源:hao123百家號(hào) 時(shí)間:2022-04-17 18:35:12
提到黑洞,相信大家第一時(shí)間想到的就是它們能夠吞噬一切的強(qiáng)大引力,可以說(shuō)任何被黑洞吞噬掉的物質(zhì),都不可能從黑洞內(nèi)部逃逸出去,甚至連光也不例外。實(shí)際上,除了強(qiáng)得離譜的引力之外,黑洞還有一個(gè)令人很難想象的地方,那就是位于黑洞的中心位置的奇點(diǎn)。
從理論上來(lái)講,黑洞的奇點(diǎn)體積無(wú)窮小、密度無(wú)限大,為何這么說(shuō)呢?對(duì)于這個(gè)問(wèn)題,科學(xué)家給出的解釋其實(shí)可以簡(jiǎn)單地概括為:我們也很無(wú)奈啊。下面我們就來(lái)了解一下。
宇宙中所有的天體,都會(huì)因?yàn)樽陨淼闹亓Χ邆湎騼?nèi)坍縮的趨勢(shì),在這種情況下,天體想要維持一個(gè)穩(wěn)定的體積,其內(nèi)部就必須要有一種力來(lái)抵擋自身重力的“壓縮”。
由于重力其實(shí)就是引力的一種表現(xiàn),而引力的大小則與質(zhì)量成正比,因此對(duì)于那些質(zhì)量較小的天體而言,其自身的重力就比較小,所以它們僅憑物質(zhì)間的電磁力,就可以抵擋住重力的“壓縮”,比如說(shuō)我們的地球就是屬于這種情況。
另一方面來(lái)講,引力是一種長(zhǎng)程力,并且只有“吸引力”而沒(méi)有“排斥力”,所以引力是可以無(wú)限疊加的,隨著天體的質(zhì)量的增加,其自身的重力也就會(huì)越來(lái)越大,當(dāng)達(dá)到一定程度的時(shí)候,物質(zhì)間的電磁力就不足以抵擋重力,于是天體就會(huì)坍縮。
一個(gè)天體的坍縮會(huì)導(dǎo)致其體積不斷減小,其核心的溫度和壓強(qiáng)就會(huì)因此而持續(xù)升高,因?yàn)闅涫怯钪嬷胸S度最高的元素,所以宇宙中那些大質(zhì)量天體的核心,幾乎總是存在著大量的氫元素,當(dāng)天體核心的溫度和壓強(qiáng)足夠高的時(shí)候,就會(huì)發(fā)生氫核聚變反應(yīng),其產(chǎn)生的能量就可以阻止天體進(jìn)一步坍縮。
實(shí)際上,宇宙中所有處于主序星階段的恒星都是依靠?jī)?nèi)部的核聚變來(lái)抵擋重力的,對(duì)于那些大質(zhì)量恒星來(lái)講,當(dāng)它們核心的氫元素消耗殆盡之后,還會(huì)啟動(dòng)一輪又一輪的更重元素的核聚變,如氦、碳、氧、氖、鎂、硅等等。
然而能參與核聚變的“燃料”終究是有限的,在“燃料”耗盡之后,天體就失去了抵擋重力的力量,于是天體會(huì)因?yàn)橹亓Φ摹皦嚎s”而坍縮,在此之后,有一種被稱為“簡(jiǎn)并壓”的力量又會(huì)充當(dāng)?shù)謸踔亓Φ摹敖巧薄?/p>
簡(jiǎn)單來(lái)講,“簡(jiǎn)并壓”就是指微觀粒子之間的排它性,它們不允許其他同類型的微觀粒子占據(jù)自身的空間,比如說(shuō)宇宙中的白矮星就是通過(guò)“電子簡(jiǎn)并壓”來(lái)抵抗自身的重力,而中子星則是通過(guò)“中子簡(jiǎn)并壓”來(lái)抵抗自身的重力,科學(xué)家猜測(cè),宇宙中可能還存在著一種“夸克星”,它們能夠憑借“夸克簡(jiǎn)并壓”來(lái)維持自身的體積。
但“簡(jiǎn)并壓”的力量也不是無(wú)限大,而引力卻是可以無(wú)限地疊加的,這就意味著,如果天體的質(zhì)量足夠大,其身的重力仍然可以碾壓“簡(jiǎn)并壓”,那宇宙中還有什么力量可以抵擋如此強(qiáng)大的重力呢?很遺憾,根據(jù)我們?nèi)祟惸壳暗恼J(rèn)知,在這種情況下,宇宙中就再也沒(méi)有任何力量能夠抵擋重力了。
于是科學(xué)家只能無(wú)奈地認(rèn)為,當(dāng)一個(gè)天體的內(nèi)部沒(méi)有任何力量能夠抵擋其自身重力的時(shí)候,這個(gè)天體就會(huì)被重力無(wú)限地“壓縮”,進(jìn)而形成一個(gè)體積無(wú)限小,密度無(wú)限大的“點(diǎn)”。
根據(jù)廣義相對(duì)論,這樣的“點(diǎn)”會(huì)將附近的空間扭曲到極致,從而形成一個(gè)封閉的球體空間,任何進(jìn)入了這個(gè)球體空間的物質(zhì),都無(wú)法逃逸出去。是的,這種球體空間其實(shí)就是所謂的黑洞,而這個(gè)“點(diǎn)”其實(shí)就是位于黑洞中心位置的奇點(diǎn),這種球體空間的表面其實(shí)就是黑洞的“事件視界”,黑洞的質(zhì)量越大,其覆蓋的范圍也就越大。
總而言之,之所以說(shuō)黑洞的奇點(diǎn)體積無(wú)窮小、密度無(wú)窮大,其實(shí)是一種無(wú)奈的推測(cè),實(shí)際情況到底是不是這樣,現(xiàn)在的我們根本無(wú)法去進(jìn)行驗(yàn)證。
如果在遙遠(yuǎn)的未來(lái),科學(xué)家們真的洞悉了黑洞內(nèi)部的秘密,那宇宙的起源之謎或許就可以揭開(kāi),因?yàn)楦鶕?jù)“大爆炸宇宙論”,我們所處的宇宙,也是誕生于一個(gè)體積無(wú)窮小、密度無(wú)窮大的奇點(diǎn)。
好了,今天我們就先講到這里,歡迎大家關(guān)注我們,我們下次再見(jiàn)。
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