黑洞的体积可以无限小吗?
黑洞的体积可以无限小吗?
-

当然不能!
通常情况下,黑洞的体积指的是黑洞视界以内的体积,而黑洞的视界的半径和它的质量成正比,所以只有在黑洞的质量为无限小的情况下它的体积才可以无限小,但是由于霍金辐射的存在,无限小质量黑洞的寿命就是无限短,也就是不可能存在,因此就不可能有无限小视界半径的黑洞存在,当然就没有无限小体积的黑洞存在。
但是,如果黑洞的“体积”指的是黑洞中心的奇点,那么在广义相对论里面,奇点的体积的确是无限小,但是这又违反量子力学,因为量子力学不允许有限的物质存在于无限小的体积内,其原因就是海森堡不确定性原理。海森堡不确定性原理告诉我们粒子的位置的不确定性乘以动量的不确定性必须大于普朗克常数,因此在无限小的空间里面,粒子的动量就是无限大,这当然是不可能的。
那么,广义相对论和量子力学哪个是对的呢?简单的说,都对都不对!因为广义相对论适用的范围不包括量子力学效应很强(也就是微观尺度)的情况,而量子力学适用的范围又不包括引力效应很强的情况,但是黑洞的中心恰好是引力效应和量子力学效应都达到了最强的情况,也就是现有的广义相对论和量子力学理论都在那个地方失效了!
那么怎么办?目前物理学研究的一个最重要和最前沿的领域就是试图建立能够统一量子力学和广义相对论的大统一理论,有了这个理论,我们就有可能回答回答的中心到底是怎么一回事这个终极问题了。
至于提问者说的,黑洞的体积“可以像一粒沙子那么小吗?”这个可以有,因为一粒沙子那么小的黑洞的质量其实是非常大的,已经是宏观黑洞了,只是我们目前并不知道宇宙中是否有这样的黑洞存在。
最后声明:由于太忙,我没有时间读我回答后面的评论和发给我的私信,当然也无法回答评论里面提出的问题和回复私信。如果您希望我回答您的问题,请在新农商网提出,然后邀请我回答,我会在方便的时候挑一些问题回答。2017-08-30 20:23:37 -
黑洞的体积可以无限小吗?答案是,当然不能,黑洞的半径是与黑洞的质量成正比的。如果体积无限小,也就意味着质量无限小,但因为霍金辐射(根据海森堡不确定性原理,会在瞬间凭空产生一对正反虚粒子,然后瞬间消失,以符合能量守恒。在黑洞视界之外也不例外。斯蒂芬·威廉·霍金推想,如果在黑洞外产生的虚粒子对,其中一个被吸引进去,而另一个逃逸的情况。如果是这样,那个逃逸的粒子获得了能量,也不需要跟其相反的粒子湮灭,可以逃逸到无限远。在外界看就像黑洞发射粒子一样。)的结论,无限小质量的黑洞难以维持,也就不存在了。
黑洞的体积既不是无限大也不是无限小。我们已知了黑洞的体积和质量成正比的。
我们常说的黑洞半径通常是指史瓦西半径(史瓦西半径是说,任何具有质量的物质都存在的一个临界半径特征值。1916年卡尔·史瓦西首次发现了史瓦西半径的存在,他发现这个半径是一个球状对称、不自转的物体的重力场的精确解。 一个物体的史瓦西半径与其质量成正比。)。不过我们通常没有描述黑洞的体积,因为当考虑过多的引力坍缩时我们难以运用经典数学了,即使使用复杂的微积分,也难以算出来,不过,我们能得出结论:黑洞的体积与质量的三次方成正比。
我们也难以测量,以为因为对史瓦西半径外的观察者而言能看到的就是史瓦西半径外的事件,史瓦西半径内“一片黑”,我们无法观察,对外面来说这个半径以内就是“黑洞”了。但对于一个在史瓦西半径内的观察者而言,在他被引力撕碎之前,他是可以看到视界内部的事件的。在视界内部的时空性质,都发生了变化,且在视界范围的物体我们并不能保持在某一半径,更别说旋转的黑洞(旋转的黑洞,又叫克尔黑洞。克尔黑洞是指不随时间变化的绕轴转动的轴对称黑洞。克尔黑洞的中心是一个奇环,有内、外两个视界。内视界为黑洞奇异性的界限,而外视界则为不可逃脱的界限。一旦你落入外视界,你不会立即被黑洞摧毁,但此时你将会不可避免地落入内视界。)了。
2017-10-11 19:11:12 -
质量的最小尺度约为22微克,也称为普朗克质量。也就是说,至少要有上万个最小黑洞,质量才能够达到一磅。
而最小的黑洞体积约为10^-98 cm^3(即4 / 3π*1普朗克长度的立方)。也就是说,你可以把几十亿个迷你黑洞放进一个杯子里哦。毋庸置疑的是,这个杯子会变得非常非常重。
2016-11-23 16:17:28 -
黑洞的体积不可以无限小,这一点根据我们的经验已大体可以确定。
物体是怎样变小的?有两个决定因素。一个是物体承受的压力大小,另一个是物体的承重极限。当压力超过物体承重极限,物体就会转变状态或变为另一种物质,来承受相应的力量。
各种物质总是对应相应的承重极限,真空(宇宙內部的真空)、气体、液体、胶体、固体及各种星球内部不同结构与其成分结合,拥有各自的承重极限。真空压缩为气体、气体压缩为液体,液体压缩为固体,氢压缩为氦……每种压力,都有抵抗它的物质形态。
黑洞的实体体积(非史瓦希半径的体积)已经非常小,这种情况下,靠引力造成持续性增大的压力的效果已非常有限。质量一定的情况下,它的体积是100立方米,还是1立方米,影响已经不大。也就是说,黑洞将失去无限坍缩的动力,其压力将保持在较稳定的某一水平。同时,会有某种物质形态与其对应。
如果黑洞不断吞食与合并,内部压力就会持续增大,最终超过黑洞物质的承重极限,形成新的物质。这种物质可能比产生质量的微粒还要基础,从而摆脱引力产生大喷发。
2016-11-23 10:11:30 -
黑洞的体积不可以无限小,这一点根据我们的经验已大体可以确定。
物体是怎样变小的?有两个决定因素。一个是物体承受的压力大小,另一个是物体的承重极限。当压力超过物体承重极限,物体就会转变状态或变为另一种物质,来承受相应的力量。
各种物质总是对应相应的承重极限,真空(宇宙內部的真空)、气体、液体、胶体、固体及各种星球内部不同结构与其成分结合,拥有各自的承重极限。真空压缩为气体、气体压缩为液体,液体压缩为固体,氢压缩为氦……每种压力,都有抵抗它的物质形态。
黑洞的实体体积(非史瓦希半径的体积)已经非常小,这种情况下,靠引力造成持续性增大的压力的效果已非常有限。质量一定的情况下,它的体积是100立方米,还是1立方米,影响已经不大。也就是说,黑洞将失去无限坍缩的动力,其压力将保持在较稳定的某一水平。同时,会有某种物质形态与其对应。
如果黑洞不断吞食与合并,内部压力就会持续增大,最终超过黑洞物质的承重极限,形成新的物质。这种物质可能比产生质量的微粒还要基础,从而摆脱引力产生大喷发。
2016-11-23 10:11:30 -
黑洞体积不可能无限小的,就是万有引力公式计算的,根据质量与半径关系黑洞体表的引力逃逸速度远超光速千万倍了,现在所说的视界其实离黑洞本体有很远距离了,就如地表的重力加速度为9.8米,可在38万千米处的轨道上只有1/3600份之一米了
2017-04-23 15:59:28 -
不可以,因为形成黑洞的条件就需要的大质量的物体塌缩才行,在黑洞吸积的过程中,还要长大
2016-11-21 21:55:12 -
不可以,简单说,小到一定程度就不能保持稳定了,具体内容不解释了,自己去查
2016-11-22 22:36:14 -
黑洞体积不可能无限小的,就是万有引力公式计算的,根据质量与半径关系黑洞体表的引力逃逸速度远超光速千万倍了,现在所说的视界其实离黑洞本体有很远距离了,就如地表的重力加速度为9.8米,可在38万千米处的轨道上只有1/3600份之一米了
2017-04-23 15:59:28