史瓦西半径:我们处在黑洞内部?

史瓦西半径:我们处在黑洞内部?

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是瓦西半径:我们的宇宙是个巨大黑洞?

 

史瓦西半径,通俗来讲,就是逃逸一个物体的速度达到光速的最大半径。在物理学和天文学中,尤其在万有引力理论、广义相对论中它是一个非常重要的概念。1916年卡尔·史瓦西首次发现了史瓦西半径的存在。 一个物体质量越大,史瓦西半径越大。太阳的史瓦西半径约为3km,地球的史瓦西半径只有约9mm。银河中心的超大质量黑洞的史瓦西半径约为        7 80 0000km。

任何物体都有它的史瓦西半径,但是当物体的实际半径小于它的史瓦西半径时,我们就称这个物体为黑洞。在不自转的黑洞上,史瓦西半径所形成的球面组成一个视界(仅对于不自转的黑洞,自转的黑洞的情况稍许不同)。光和粒子均无法逃离视界的球面。黑洞的半径不能直接用肉眼看到,肉眼能看到的是史瓦西半径。

借由史瓦西半径,我们来说说不同的黑洞:

首先我们来说说

超大质量黑洞(英语:Supermassive black hole)是质量介于100万倍至100亿倍太阳质量之间的一种类型的黑洞。通常包括银河系在内所有星系的中心,都会有一个或数个超大质量黑洞的存在。

绝大多数今天观察到的黑洞的迹象,是来自于这样的超大质量黑洞。一般认为它们不是由星群收缩碰撞造成的,而是从一个恒星黑洞开始不断增长、与其它黑洞合并而形成的。超大质量黑洞与其他相对较低质量的黑洞比较下,有一些有趣的区别:超大质量黑洞的平均密度可以很低,甚至比空气的密度还要低。这是因为史瓦西半径与其质量成正比,而密度则与体积成反比。由于球体(如非旋转黑洞的事件视界)体积是与半径立方成正比,而质量差不多以直线增长,体积增长率大于质量增长率。所以,密度会随黑洞半径增长而减少,当然,就会出现,超大质量黑洞的平均密度很低,甚至比空气密度还低的情况。在超大质量黑洞视界附近的潮汐力会明显的较弱。由于中央引力奇点距离视界很远,若假想一个太空人向黑洞的中央移动时,他处在视界附近时,不会感受到明显的潮汐力,直至他到达黑洞的深处。

恒星级黑洞

恒星级黑洞是一种大质量恒星引力坍塌后所形成的黑洞,可以借由伽玛射线暴或超新星来发现它的踪迹,其质量是五至数十倍的太阳质量。已知质量最大的恒星黑洞是70倍太阳质量即LB-1。由中国天文学家利用郭守敬望远镜(LAMOST)发现。恒星级黑洞是宇宙中广泛存在的“居民”,理论预言银河系中就有上亿颗恒星级黑洞。

微型黑洞

其实,早在核子研究中心的大型强子对撞机(LHC)投入实验不久,两位美国人就曾以毁灭人类罪一状将欧洲核子研究中心告上国际法院。一位是从事物理和宇宙光学研究的沃尔特·瓦格纳,另一位是研究时间理论的科学家兼作家名叫刘易斯·桑科。

在诉状中,两位科学家坚持认为,欧洲核子研究中心低估了强子对撞机有可能带来的可怕后果,至少是缺乏足够的重视,一旦出现闪失,后果不堪设想。他们认为对撞机投入使用后用不了多久便可以制造出一个微型黑洞,它像蟒蛇吞吃鸡蛋一样吞掉地球……

但欧洲核子研究中心的科学家解释说,他们自强子对撞机立项起,便对环境安全的影响进行了多次评估论证,从未得出可能造成严重问题的结论。他们认为即使真的出现人造微型黑洞,其也不具备吞噬地球的巨大威力。微型黑洞目前人类还没有探测到,将来如果哪位科学家发现了微型黑洞,他因此可能会得到一块诺贝尔奖章。

下满,我们聊聊一个很有意思的推测:我们所处的宇宙,本身就是一个黑洞。

我们计算整个宇宙的是瓦西半径,会发现如果宇宙是一个黑洞,史瓦西半径比现在已经测量到的宇宙规模还大,假设宇宙大约有一万亿个银河系质量,那么就会计算出一个惊人的结果,宇宙的史瓦西半径将是上千亿光年,但是目前人类能观测到的宇宙半径只有138亿光年,。就是宇宙如果变成黑洞,那么体积比现在的宇宙还大。

这好像是难以想象的,我们的宇宙正在膨胀中,这点和我们观测到的黑洞也在不断长大的是一样的,所以有科学家推测,根据史瓦西半径公式计算结果和宇宙的状态来看,宇宙本身很可能就是一个巨大的黑洞。

我们宇宙中广泛存在的暗能量和暗物质,也曾一度被科学家当作“黑洞”看待,它们占据了宇宙总质量的85%,如果我们的宇宙就是黑洞本身形成的,那么对暗物质的解释也就更“顺理成章”了。

宇宙很大,人类很小,还有很多秘密等待我们探索,去求证。人类的命运对于宇宙来讲,可能就是流星划过夜空一样短暂,人类不会永恒存在,而宇宙可以,渺小的人类,或许都来不及探索完所有的宇宙秘密。

今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。


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