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黑洞力量到底有多大,能够撕碎原子吗?里面物质是什么形态?

时间:2020-12-28 20:17:44 点击:

  核心提示: 很多人对黑洞的力量完全一无所知,总幻想着黑洞中还有物质存在,那么这种物质是什么形态呢?甚至有人问:黑洞里的原子被撕碎了吗? 答案是肯定的,黑洞不但撕碎了原子,还撕碎一切最小的粒子。宇宙中存在着三种致...
很多人对黑洞的力量完全一无所知,总幻想着黑洞中还有物质存在,那么这种物质是什么形态呢?甚至有人问:黑洞里的原子被撕碎了吗?
答案是肯定的,黑洞不但撕碎了原子,还撕碎一切最小的粒子。宇宙中存在着三种致密天体,即白矮星、中子星、黑洞,这三种天体都是以破坏原子结构为存在依据的。
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白矮星
这三种天体中,引力压最小的是白矮星,质量只能维持在1.44个太阳以下,体积约地球大小,密度达到每立方厘米1~10吨左右。在强大的引力压力下,原子的基本结构受到破坏,电子被压离了原子核成为自由电子。但白矮星的原子核与原子核之间并没有融合在一起,而是分别飘荡在电子海洋里。
这样一来,物质已经不是我们地球上所能保持的形态了,也就是已经不属于我们认识的118种元素了,而是属于高致密度的电子简并态物质。
中子星
当白矮星质量超过太阳的1.44倍时,电子简并压就再也无法支撑巨大的引力压,原子进一步塌缩,电子被压缩到原子核里,与质子中和成为中子。这样原子核和电子就不存在了,整个星球就几乎都有中子组成,中子与中子密密匝匝的靠在一起,整个星球就是一个巨大的中子核。
这时的星球依靠中子简并压支撑着有形的存在,物质更不是我们认识的118种元素了,是一种极端致密的中子简并态物质,密度达到每立方厘米1~20亿吨。
因此我们可以认为,等不到天体形成黑洞,白矮星和中子星就已经把原子撕碎了。它们之所以没有进一步压缩,是因为泡利不相容原理。
何谓泡利不相容原理?
泡利不相容原理是美籍奥地利科学家、物理学家沃尔夫冈·泡利1925年1月发现并提出的,为此他获得了1945年诺贝尔物理学奖。这个原理揭示了微观粒子运动的一个基本规律,即在费米子组成的系统中,不能有两个或两个以上的粒子处于完全相同的状态,通俗一点说,就是费米子粒子不能够挤在一起,它们会相互排斥,由此产生排斥的压力。
何谓费米子?就是自旋为半奇数的粒子统称为费米子,电子、质子、中子、夸克都属于费米子。这样它们都满足泡利不相容原理,就是不允许两个以上的同类出现在相同的量子态中。
这种相互排斥的压力,越到深层次越厉害,白矮星和中子星,以及尚没有发现的夸克星,就是依靠这种压力抵御巨大的重力压而以特殊至密物质形态存在。不同质量的恒星,最终的结局有的成为白矮星,有的成为中子星。
一般来说,太阳质量左右的恒星死亡后,核心会留下一个白矮星;而大于太阳质量8倍,到太阳质量30或40倍的恒星,死亡时会发生超新星大爆发,最终核心部分留下一颗中子星。白矮星、中子星物质虽然不再是我们认识的118种元素了,但毕竟还是有形的可见的物质,如果压力再大的话,这种有形状态就再也保不住了。
黑洞的力量把所有物质都化为乌有。
科学研究认为,当中子星质量超过太阳约3倍时,巨大的引力压就会战胜中子简并压,使中子星再也保持不了其有形的形态了,中子也被压碎压瘪,形成无限坍塌,最终所有物质都坍塌到黑洞核心那个奇点里。
一般认为黑洞中心有个奇点,这个奇点是一种我们无法理解的奇异状态,人类只能推导出它有四个特点,就是体积无限小、密度无限大、温度无限高、曲率无限大。其实这四个无限都是由第一个“体积无限小”引申出来的。
何谓无限小?
现在宇宙中发现的最小黑洞在3个太阳质量以上,而不管是3个太阳质量,还是迄今发现的最大黑洞SDSS J140821.67+025733.2的1960亿倍太阳质量,都压缩到了中心那个无限小的奇点里。何谓无限小?就是比一个原子、一个电子还要小,比普朗克尺度还要小。
何谓普朗克尺度?就是量子力学认为人类可能认识的最小尺度,为1.6*10^-35米,比原子还要小10亿亿亿倍。请问此刻还有原子存在吗?那么里面是什么呢?不知道,人类现在不知道,将来也可能永远难以知道。因为科学家们认为,奇点不是我们世界的物质了,而是一个超时空的虚无点。
既然无法衡量之小的玩意,承受着这么巨大的质量和热量,这后面三个无限就可想而知了。而所谓曲率无限大,就是引力无限大的意思,一切物质一旦到了黑洞管辖范围,都要被吞噬,连每秒30万千米的光也无法逃脱。但这个无限引力是有范围局限的,这个范围就是根据黑洞质量形成的史瓦西半径。
这个半径的计算公式为:R=2GM/C^2。这里的R就是史瓦西半径,G为引力常数,M为黑洞质量,C为光速。
黑洞无毛但可现形。
我想,看了时空通讯不厌其烦的介绍,各位应该知道了黑洞是个啥玩意了吧?总结一下:黑洞是宇宙中的顶级尸骸,是通吃一切的恶魔,它不但撕碎了原子,还连一个粒子也不会留下,将一切化为乌有。它留在我们世界的就只有三个物理量,即:质量、角动量、电荷。
霍金最伟大的贡献之一就是严格证明了黑洞无毛理论。何谓黑洞无毛?就是无论什么黑洞,都是一样的,没有什么不同特点,一根毛的不同特点都没有,只有前面所说的三个物理量。
黑洞本来是隐形的,一丝光也不会露出。但人类就是依靠黑洞留在我们世界的三个物理量来发现和认识黑洞,这三个物理量影响着周边的天体物质,人们通过这些天体物质的变化可以计算出黑洞的存在和大小,并为它画像。
2017年4月10日,科学家公布了一颗名为M87星系黑洞的照片,这个黑洞距离我们5500万光年,质量为太阳的65亿倍。这是人类首次拍下黑洞的样子,全球许多科学家协作努力,联网形成一个口径相当地球大小的射电望远镜阵列,经过两年努力才得到了这张照片。(见上图)

作者:不详 来源:网络
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