黑洞到底是个洞,还是实心球,它的中心是什么构成的?
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黑洞到底是个洞,还是实心球,它的中心是什么构成的?

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说来也有趣。黑洞既不是一个洞。也不是一个球。而是一个“点”。这个点是个奇点。

先回答一个问题:

黑洞是什么物质构成的?

质量。电荷。角动量。

由广义相对论可知:只要有这三个参数。就可以完整的描述一个黑洞的所有信息。

其实在物理学家眼里。一根铅笔是一个非常复杂的对象。有几百亿的原子。每个原子都有原子核和电子。这些原子核和电子分别要质量自旋能级等很多参数来描述。从物理上完整描述一根铅笔事实上需要几千亿个参数。

从物理学上两根一模一样的铅笔需要保证两个铅笔包含相同种类和数量的原子。而且每个相对位置上的原子的状态也相同。这种情况在日常完全不会出现。所以也有名言“没有两片一模一样的树叶”。

相比之下。黑洞就简单的多。任意两个黑洞。只要自旋。质量。电荷量一样。那么两个黑洞就是完全一样的。

这个定理叫做黑洞无毛定理:任何黑洞都可以又三个参数(质量。角动量。电荷量)来完全描绘。

黑洞里有什么?

因为黑洞有一个“视界半径”。在这个半径内。光子都无法逃离。所以视界半径内的物质信息完全无法越过这个视界半径。所以理论上来说。处于地球上的黑洞外面的我们。是永远无法看到或者说是探测到黑洞里到底有什么物质的。

这个视界半径一方面给我们带来了黑洞的神秘感。另一方面。也给我们描述黑洞带来了方便。因为压根无法知道黑洞视界半径以内的任何信息。内部有什么物质也完全无法影响黑洞外部。外部能探测到的信息就是引力场对应的质量。电磁场对应的自旋和电荷。这些可以探测到的信息也构成了上面所提到的黑洞无毛定理的所有参数。

如何“看”黑洞?

因为视界半径内的所有物质能量无法逃离黑洞。所以我们本身是完全无法探测黑洞的。即使是送入一个探测器。这个探测器也无法逃离视界半径把探测结果发回地球。

所以看黑洞只能通过黑洞巨大能量质量产生的物理现象来实现。

比如引力透镜效应:

还有就是黑洞周围的等离子体会有射电辐射。所以使用射电望远镜也可以观测黑洞:

因为黑洞的特殊性。到目前位置还都只是间接观测。

黑洞“视界半径”里面是否是另外一个世界。不得而知。

其他观点:

先说答案:黑洞不是洞。也不是实心球。它是一个时空高度扭曲的区域。下面为您详细解释:

注意一下“洞”这个词。它实际上指的是物质缺失的地方。比如、山洞、地洞等等。如果我们在三维空间坐标系中构建这样一个洞的结构。那么洞是没有物质的地方。洞的外面是构成包裹着洞的实体。这个洞不随着时间的变化而变化。

黑洞其实恰恰相反。黑洞本身非但不是物质缺乏的地方。反而是质量高级聚集的区域。或者说。那里存在着质量、密度都极大的物质。

啥是实心球我们就不说了。太简单。在我们看来。所有的天体都应该是个球。即使不像球那么圆。也是各种类似圆球的球。咱们的月亮、太阳、夜空中的恒星其实都是如此。包括2019年。科学家拍摄到了首张黑洞照片。也是如此。在黑洞中心有个黑斑。

因为我们看到的天体就是个“球”。所以想当然会认为黑洞也是个球。这犯了经验主义的错误。在遥远的观察者看黑洞。它确实是一个球。但并没有看到黑洞的全貌。因为我们身处在一个相对平直的发散的时空中。对视界面内部(黑洞内)只能通过理论预测。

黑洞视界面内是一个时空高度扭曲的空间。这里不光是空间是严重扭曲的。而且距离黑洞中心不同。其时间流速也不同。对于黑洞内部的状态。就不能用三维空间坐标系来描述了。

三维中间中的铁球。其内部物质分布不随时间变化。而黑洞内部即使不考虑空间扭曲。但物质分布在时间上也是不均匀的。无法讨论是不是实心的问题。

我们所处的时空是发散的。简单说。就是可以以地球为坐标原点。建立一个时空坐标系。坐标系的轴指向无穷远。但黑洞内部不是如此。以史瓦西黑洞为例。其有两处时空奇异。一个是在史瓦西黑洞的表面(视界面)。一个是在黑洞中心r=0的位置。

在黑洞表面的奇异性经过分析证明时空不是发散的。之所以看上去发散。是因为坐标选择的问题。简单说。就是我们在地球上看是个奇点。但如果你站在视界面上看就不是。但在r=0的位置是一个真实的奇异点。

在史瓦西黑洞表面(视界面上)。平直时空中的任何一个点都可以有一个光锥。这个光锥的法向矢量和切向矢量都在视界面上。黑洞外部的光锥。越靠近视界面。其光锥就越扁。在视界面处。光锥退化为一根线。到黑洞内部。光锥横过来了。随着靠近奇点r=0处。则光锥由胖变瘦。

之所以在地球上看到的黑洞是个球。是因为时间的正向决定的。而在视界面内部。由于不能通过时间来判定光锥的指向。所以就无法知道里面究竟是什么样。具体黑洞内部什么样。与黑洞形成过程中。具体的初始条件有关。

以克鲁斯卡时空的彭若斯图为例。这张图中的任何一个点代表一个r取定值的二维球面。I和II是两个互不通信息的宇宙、r=2M 是视界、F是黑洞区、P是白洞区、r=0是奇点。

结束语

黑洞是广义相对论在四维时空下预言并证实存在的天体。所以不能用牛顿力学中的空间去理解。如果你坚持问我黑洞里面究竟是什么?我只能回答。视界就是黑洞的边界。以最简单的稳态史瓦西黑洞为例。从视界面指向中心(r=0)处的不是什么空间。而是未来。

文/郭哥聊科学。图片来自网络侵删。我也不知道我这样的解释您有没有明白。但能力有限。只能到此为止了。

其他观点:

《黑洞是由什么构成的?》

2018.9.15

这事你放心,全天下(108X2N个宇宙)中的每一个黑洞的前生都是由三个不同大小的恒星灵魂修炼到佛界顶层智慧之后再组合而成为一个黑洞灵魂,皆为了修炼魔界的顶层智慧而采取的最佳进化方案-----将不同的三颗恒星以最佳科学的方案演变成为一个黑洞天体......然后形成黑洞天体之后就会继续努力吞食(实为融合)其他的大量的恒星入体,让恒星灵魂完全不断地融入黑洞灵魂之中,从而也就导致黑洞灵魂智慧疯狂升级的同时其黑洞视界也越变越巨大了.这么玩游戏直到二百亿年的黑洞寿命期限到了,则黑洞灵魂就会将寿终的黑洞天体自行消毁之后就会成功地进化成为了新的一个宇宙之王灵魂,那么这种新诞生的宇宙之王灵魂就会去以自己修炼成功的非常卓越的科学智慧才华创造出属于他的全新的宇宙了.......

这正是全天下必是由108x2N个宇宙构成的N个宇宙会无限地不断生成,当然其中也有许多进化不太好的宇宙就会被进化卓越的宇宙给吞并了.正如我们的宇宙己经吞并了非常大量的宇宙从而使自身宇宙产生了疯狂膨胀的现象.虽然人类科学对于宇宙膨胀现象误解得非常离谱也丝毫不会干扰到我们宇宙的宇宙之王的雄心壮志了.

当然宇宙演化还有好多好多知识都是人类科学无法理解的事了,所以我也不太好意思再多讲更有意思的宇宙科学知识下去会更好些,只能再多讲一点宇宙有多大的知识才有意义,不然会让不少人类很自然地产生非常不爽的情绪就会成为事实了.

我们所在的整个银河系范围内共存在黑洞天体总数达到9728.3278万个

......................

一)《如来宇宙直径(7)》

2018.5.6统计:

我们的宇宙----\"如来宇宙\"由于前阶段非常努力地大力夺取许多个外宇宙精华,从而导致\"如来宇宙\"直径己经爆涨到336421.6742亿光年.

最初\"如来宇宙\"创造成功后的直径仅有5000亿光年.

我们宇宙里存在的星系数量也就上涨达到64272761.56384189亿个星系.

现今\"如来宇宙\"的自转的转速己达到96.38765万亿公里/分钟.

最初\"如来宇宙\"的自转的转速达到7000亿公里/分钟.

2018.5.4起全天下共划分有108x2N个宇宙.大多数宇宙直径是5000亿光年左右.

我们宇宙每400亿年就是一次小轮回,每6000亿年就是一个大轮回.我们现处于第三次大轮回中的第15次小轮回的第193亿年时代.即还有207亿年后这次大轮回才结束而进入第四次大轮回的第一次小轮回的进化之中.

全天下共有108x2N个宇宙存在,均各自不断轮回进化之中.

二)《如来宇宙直径(8)》

2020年2月17日统计:

我们的宇宙----\"如来宇宙\"由于前阶段宇宙之王统帅\"星战軍团\"非常努力地大力夺取许多个外宇宙精华,从而导致\"如来宇宙\"直径己经爆涨到1074723.64亿光年.

最初\"如来宇宙\"创造成功后的直径仅有5000亿光年.

我们宇宙里存在的星系数量也就上涨达到209466728.32764517亿个星系.

现今\"如来宇宙\"的自转的转速己达到7426.32767573万亿公里/分钟.

最初\"如来宇宙\"的自转的转速达到7000亿公里/分钟.

2018.5.4起全天下共划分有108x2N个宇宙.大多数宇宙直径是5000亿光年左右.

我们宇宙每400亿年就是一次小轮回,每6000亿年就是一个大轮回.我们现处于第三次大轮回中的第15次小轮回的第193亿年时代.即还有207亿年后这次大轮回才结束而进入第四次大轮回的第一次小轮回的进化之中.

全天下共有108x2N个宇宙存在,均各自不断轮回进化之中.


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评论(2)

  • 明天的阳光美吗 永久VIP 2022年12月28日 03:39:41

    黑洞,宇宙,视界,如来,半径,是个,物质,天体,是一个,直径

  • 樱花吻 永久VIP 2022年12月28日 03:39:41

    没想到大家都对黑洞到底是个洞,还是实心球,它的中心是什么构成的?感兴趣,不过这这篇解答确实也是太好了

  • 浮生三叹 永久VIP 2022年12月28日 03:39:41

    说来也有趣。黑洞既不是一个洞。也不是一个球。而是一个“点”。这个点是个奇点。先回答一个问题:黑洞是什么物质构成的?