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【电子禅堂】科普:黑洞并不是洞

本主题由 大象 于 2019-4-11 11:09 加入精华

【电子禅堂】科普:黑洞并不是洞

2019年4月10日,事件视界望远镜计划(Event Horizon Telescope,EHT)发表了第一张直接观测到的黑洞的影像,拍摄的目标不是原先以为的银河系中心黑洞,而是距离我们 5,500 万光年的 M87 星系中心的黑洞。

真实拍摄到的黑洞(图片来源:EHT)

想象中的黑洞(图片来源:Ute Kraus/wikipedia, CC BY-SA)

黑洞(black hole)是在宇宙中存在的一种质量相当大的天体。它的质量是如此之大,它产生的引力场是如此之强,以致于光也逃逸不出来,故名黑洞。

有人也许有点担心:黑洞这么强大,会不会吞没了我们的地球?其实完全不用担心:首先黑洞不是神秘的“洞”,它是个实实在在的天体,是所有恒星老去的三个形式之一:小一点恒星老去会变成白矮星;大一点恒星老去会变成中子星;更大一点的恒星老去会变成黑洞。

恒星老去的三个形式之一:白矮星、中子星、黑洞(图片来源:知乎)

太阳、中子星、黑洞的差别在于引力不同(图片来源:JAMES PROVOST)

其次,黑洞离我们都很远:距离地球最近的黑洞也在2.4万光年以外。在太阳老去之前我们是飞奔不到那里的。所以对地球影响最大的应该是太阳,而太阳已经燃烧了50亿年,还正当壮年。人类文明才近万年,完全用不着担心。

当然,黑洞的神奇之处在于,它不像常见的由原子构成的物质。我们赖以生存的太阳和地球,包括绝大多数星球的基础粒子还是原子。而原子实际是很“虚”的,如果原子如足球场那么大,原子核则只有一只蚂蚁那么大。原子的大小并不是由原子核决定的,而是由它核外高速旋转的电子圈起来的“虚空”决定的。

而中子星的引力更大,会把电子压缩进原子核,带负电的电子与带正电的质子中和为中子,因此中子星只有中子,它的密度每立方厘米高达10亿吨!珠穆朗玛峰在中子星上也会被压缩成一块方糖大小。地球压缩成为中子星,直径也就只有22米。

不用说,黑洞的密度就更大了,大到无法计算无法想象,人类总结出来的物理定律在黑洞内完全失效。不过黑洞不会无限扩张?真的掉进黑洞,是会彻底粉碎消失?还是会从另外一个“宇宙”出来,这个科学家也还在争论,人类的智慧可能还理解不了,我们不妨乐观一点。(大象 20190411 dianzichan.com)
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