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黑洞的存在,是否意味着人类和地球将有一天死亡于黑洞之手?

黑洞的存在,是否意味着人类和地球将有一天死亡于黑洞之手?

黑洞的存在是否意味着人类和地球将有一天死于黑洞之手?

●现在没有必要担心这种事情,要担心也是50亿年后的事情。因为人类在地球上,而地球在太阳系中(太阳系内不存在黑洞),太阳系又属于浩瀚无垠的银河系里(银河系中心存在一个超大质量黑洞,大约是是太阳质量的400万倍),银河系在无穷无尽的宇宙中。

●太阳的寿命是天文学家根据太阳的辐射能量计算出来的,预计还会有50亿年。等待太阳燃烧殆尽后,不要黑洞吸合地球,地球和地球上的万物会自觉的死亡。

●黑洞到底是怎么形成的?黑洞是什么?其实,在几个世纪以前 法国物理学家拉普拉斯就预言过黑洞,他的根据是牛顿的万有引力理论。我们知道,在地球上我们能够感受到自己的重量,这是地球对我们产生的万有引力。我们要想逃出地球,就必须以所谓的第二宇宙速度,也就是每秒十几千米,才能逃离地球的引力。速度跟引力之间有个关系,速度越大,才能克服越大的引力。同样,要想从太阳表面逃离太阳,就要有更快的速度。那么,我们要想从地球逃出太阳系,就要达到第三宇宙速度。如果引力变得越来越大,那么逃离的速度就要越来越快,快到最后有可能达到了光速,因为光是世界上速度最快的东西,每秒30 万千米。达到了光速,才能克服这个巨大的引力,才能逃出去。

●如果这引力再大,连光速都逃不出去了,那么这个世界上就再也没有一个物体可以逃出黑洞,逃出万有引力,就像拉普拉斯当年想象的那样: 如果把一个天体的质量增大到一定程度,就再也逃不出去了。

●但是,这并不意味着质量大到一定程度就会变成黑洞,比如银河系质量质量很大,它有上千亿个太阳甚至是几千亿个太阳那么重,其中还包含质量更重的暗物质,但银河系并不是黑洞,因为银河系太大了,无法形成黑洞。这是为什么呢?因为仅仅满足质量和引力方面的条件是不够的,还要满足尺寸方面的条件,尺寸小,万有引力才会大。我们知道牛顿的万有引力定律,其中既包含了质量条件,也包含了尺寸条件,万有引力的大小跟尺寸大小的平方成反比,我们计算一下就可以知道黑洞在什么样的情况下才能形成。

●举个例子,太阳不是黑洞,它的表面温度高达 6000 摄氏度,我们自然无法在太阳上生活。我们假设对这个温度忽略不计,即便如此,人在太阳上面也很难生活,因为太阳的万有引力太大了,我们人类到了那里会感觉重量太重了,就连弯着腰、弓着背都站不住。太阳的质量相当于地球的几十万倍,如果我们把太阳的尺寸压缩到直径3 千米左右,那么这时候太阳表面的引力就强大到连光都逃不出去,黑洞就形成了。美国激光干涉引力波LIGO团队探测到两个黑洞合并辐射引力波,这些引力波的形成需要两个条件:一是质量足够巨大,二是黑洞比较小。只有足够小的黑洞才具有强大的万有引力,才能产生强大的引力波。

●在宇宙中,通常是十几个太阳质量的黑洞比较多,为什么是这样呢?这里又要谈到黑洞是怎么形成的问题了。黑洞是怎么形成的呢?一开始,有一颗很大的恒星,通常有二十个太阳质量那么重,它燃烧到最后,抛射出大量的物质,但是总有一部分抛射不出去,这部分的物质在万有引力的作用下持续变小,一直小到十 几千米、二十几千米或者三十几千米的尺寸,这样一来,就形成黑洞,所以在宇宙中,像恒星一样质量的黑洞比比皆是。LIGO 团队探测到的是两个黑洞在一起,当然,单黑洞就更多了,但单黑洞本身并不辐射引力波,所以LIGO团队探测引力波的方式无法直接看到黑洞。

知足常乐于上海2019.10.14日