黑洞不停吞噬物質(zhì)，光吃不拉，吞下的東西都去哪兒啦？

黑洞是一種極端天體，是天體食物鏈的頂端，宇宙中不管是恒星還是星云物質(zhì)，只要進(jìn)入了黑洞的勢(shì)力范圍，都無一例外地被其黑乎乎的大口吞噬，咀嚼過程會(huì)在大口（事件視界）外迸發(fā)出耀眼的光亮，最終連一點(diǎn)骨頭渣子都不剩，真可謂吃星不吐骨頭，連光也被吞噬。

那么，黑洞每天吃呀吃，光吃不拉，這些吃的東西都到哪里去了呢？其實(shí)在民間有一種傳說，有點(diǎn)像這個(gè)黑洞習(xí)性，就是龍生九子各個(gè)不同，其中有一個(gè)龍的兒子叫貔貅，就是沒屁眼的貨，光吃不拉，吃得肚子脹鼓鼓的。

這種玩意本來就不符合生物學(xué)規(guī)律，光吃不拉肯定不消化，最終不就會(huì)脹死了？但財(cái)迷心竅的人們就喜歡這個(gè)，覺得這玩意能夠聚財(cái)，因此生意人老喜歡弄個(gè)貔貅擺件放在桌子上，或者弄個(gè)貔貅掛件掛在脖子上，取其聚財(cái)之意。怪不得民間有一句俗語叫“越有越棍”，就是越有越吝嗇之意，這不正合了這種光吃不拉的秉性嗎？

黑洞也光吃不拉，貔貅會(huì)吃大肚子，黑洞也會(huì)越吃越大，就是它的史瓦西半徑（事件視界）會(huì)越來越大。但黑洞不是生物，因此無需符合生物學(xué)規(guī)律，不會(huì)被脹死。那么黑洞吃的東西都到哪去了呢？

要弄清這個(gè)，就要想了解一些黑洞的尸骸兄弟們

恒星死亡后會(huì)留下一個(gè)殘骸，有人也把他們叫做尸骸。尸骸有幾種，一種比一種厲害。按常規(guī)邏輯，恒星越大，尸骸當(dāng)然就會(huì)越大，反之就越小。但奇怪的是這些尸骸正好相反，越大的恒星尸骸越小，越小的恒星尸骸越大。

比如最小的紅矮星，最終的尸骸就是一個(gè)冷卻后稍微收縮的星球，叫黑矮星，大小大概和土星、木星差不多，體積有地球至少百倍以上（上圖）；質(zhì)量大于太陽0.8倍到8倍以下的恒星，死后的尸骸就有地球這么大，叫白矮星，但質(zhì)量卻有太陽的0.5~1.4倍，相當(dāng)?shù)厍蛸|(zhì)量的十幾萬到幾十萬倍；比太陽質(zhì)量大8倍到30倍以內(nèi)的恒星，死后留下的尸骸只有約10千米半徑，叫中子星，質(zhì)量至少有太陽的1.44倍到2倍多；比太陽質(zhì)量大30倍以上的恒星，死后尸骸半徑只有幾千米，質(zhì)量卻大于太陽3倍以上。

由此我們可以看出，越大質(zhì)量的恒星，死后的尸骸越小，質(zhì)量卻越大。這說明一個(gè)什么問題呢？就是質(zhì)量越大的恒星，核心壓力越大，把物質(zhì)壓縮得越致密。而人類對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)，只能到達(dá)中子簡(jiǎn)并壓物質(zhì)，也就是依靠中子與中子之間斥力保持物質(zhì)有形狀態(tài)的物質(zhì)，這就是中子星物質(zhì)。

中子星物質(zhì)密度可達(dá)1立方厘米億噸以上，最高可達(dá)數(shù)十億噸。在這個(gè)基礎(chǔ)上，如果中子星質(zhì)量再增加，達(dá)到3個(gè)太陽質(zhì)量左右時(shí)，中子簡(jiǎn)并壓就無法支撐物質(zhì)的有形狀態(tài)了，就會(huì)無限坍縮，變成一個(gè)體積無限小的奇點(diǎn)，這就是黑洞。

也就是說黑洞里的物質(zhì)已經(jīng)不是人類所認(rèn)識(shí)的物質(zhì)，也可以說是屬于超時(shí)空物質(zhì)。何謂超時(shí)空？就是不屬于我們四維時(shí)空的世界了，而是另一個(gè)其他維度世界的東西了。

人類認(rèn)識(shí)的物質(zhì)形態(tài)

我們?nèi)祟惼癜l(fā)現(xiàn)世界存在118種元素，我們認(rèn)識(shí)的所有物質(zhì)都由這118種元素組成。這些物質(zhì)或由單一元素組成，或由許多元素合成，這就是我們看到千姿百態(tài)的世界。元素都是由原子組成的，因此物質(zhì)的基本性質(zhì)是由原子而體現(xiàn)出來的。

到了白矮星這個(gè)層次，物質(zhì)就已經(jīng)脫離了118種元素的概念，因?yàn)轶w現(xiàn)物質(zhì)性質(zhì)的原子在這個(gè)時(shí)候已經(jīng)被壓垮了，但這時(shí)的原子核還保持著完整形態(tài)。這是因?yàn)殡娮优c電子之間的斥力，形成了電子簡(jiǎn)并壓，奮力抵御著引力導(dǎo)致的向心壓力，維系著物質(zhì)形態(tài)不垮塌。

這種狀態(tài)下，原子雖然已經(jīng)被壓扁，外圍電子被壓跑成為自由電子，但電子與電子之間的斥力讓電子之間無法靠攏，形成電子海洋，而原子核就在這片電子海洋中蕩漾，依然保持著優(yōu)雅的完整形象。

這種電子簡(jiǎn)并壓、中子星簡(jiǎn)并壓現(xiàn)象，是一個(gè)叫泡利的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的，因此人們把這種現(xiàn)象叫泡利不相容原理，就是所有費(fèi)米子粒子都有相互排斥不靠攏的性質(zhì)，而電子、中子、夸克都屬于費(fèi)米子粒子。

依靠電子簡(jiǎn)并壓維系的白矮星，原子還保留著核的完整，到了更大的恒星發(fā)生超新星爆炸后，核心壓力超過了電子簡(jiǎn)并壓能夠承受的狀態(tài)，物質(zhì)就垮塌成一個(gè)中子星。這時(shí)候的原子就完全被破壞了，壓碎了，電子再也無法保持自由電子狀態(tài)，而被巨大壓力壓進(jìn)了原子核，帶負(fù)電的電子與帶正電的質(zhì)子中和后成為了中子，加上原有的中子，整個(gè)星球就成為了一個(gè)巨大的中子核。

中子星整個(gè)成為一個(gè)大中子核，只是一種大致情況，實(shí)際上從表面到核心，其密度是梯次增加的，在表面和淺處，還存在著一些沒有完全被壓進(jìn)原子核的電子，從這個(gè)意義上來說，中子星并非鐵板一塊，完全是中子組成。但白矮星和中子星都不再是我們認(rèn)知的元素性質(zhì)物質(zhì)了，是物質(zhì)的第五和第六態(tài)。

宇宙中有夸克星存在嗎？

理論上，中子簡(jiǎn)并壓被壓垮后，還有夸克簡(jiǎn)并壓支撐，因此有人提出，宇宙中可能存在夸克星。這種天體比中子星更小，質(zhì)量卻比中子星更大。但迄今并沒有觀測(cè)到這種天體，夸克星到底存不存在就還是一個(gè)懸案?，F(xiàn)在比較流行的理論是，當(dāng)中子星質(zhì)量到達(dá)奧本海默極限時(shí)，就會(huì)坍縮成一個(gè)黑洞。奧本海默極限目前沒有精準(zhǔn)量化定義，一般認(rèn)為在3個(gè)太陽質(zhì)量左右。

既然黑洞物質(zhì)已經(jīng)不是我們認(rèn)識(shí)的物質(zhì)，那么這些物質(zhì)到哪里去了也就無從查考了。其實(shí)根據(jù)現(xiàn)在理論，這些物質(zhì)雖然不見了，但都還在黑洞中。因?yàn)槿藗冸m然看不到它，但黑洞張揚(yáng)的個(gè)性把其質(zhì)量和角動(dòng)量、電荷都暴露了。

這就是黑洞的史瓦西半徑，或者叫事件視界。

所有黑洞無論質(zhì)量大小，即便是迄今已知1040倍太陽質(zhì)量的最大黑洞，即編號(hào)為SDSS J073739.96+384413.2的黑洞，中心也只有一個(gè)無限小的奇點(diǎn)，但這個(gè)奇點(diǎn)所形成的史瓦西半徑就與質(zhì)量成正比了。

史瓦西半徑是任何物質(zhì)都具備的一個(gè)質(zhì)量臨界值，就是任何物質(zhì)一旦被壓縮進(jìn)這個(gè)臨界值，就會(huì)無限坍縮成一個(gè)奇點(diǎn)，并在臨界值處形成一個(gè)球狀極端奇異空間，這個(gè)空間當(dāng)然就與質(zhì)量成正比了。在史瓦西半徑臨界處被稱為事件視界，這里是黑洞能看見部分和看不見部分的交接處。

黑洞質(zhì)量、角動(dòng)量、電荷影響就在視界處形成，所有靠近這里的物質(zhì)會(huì)被黑洞巨大引力形成一個(gè)吸積盤，發(fā)著明亮的可見光和X射線，甚至伽馬射線，由此黑洞才被人類所觀測(cè)。當(dāng)物質(zhì)被吸入事件視界以內(nèi)時(shí)，一切就都看不見了。

雖然進(jìn)入黑洞的物質(zhì)都看不見了，但通過其對(duì)周邊時(shí)空導(dǎo)致的影響，史瓦西半徑的大小，可以計(jì)算出這個(gè)黑洞的質(zhì)量，因此可以肯定的是這些物質(zhì)都還在黑洞里面，并沒有消失。有一種理論認(rèn)為，黑洞奇點(diǎn)處是一個(gè)時(shí)空轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)，在那個(gè)地方我們世界的時(shí)空消失，而在超時(shí)空出現(xiàn)。鑒于此，有人認(rèn)為在奇點(diǎn)處可以實(shí)現(xiàn)時(shí)空穿越，但這種猜想永遠(yuǎn)也無法證實(shí)。

黑洞吃下的東西會(huì)吐出來嗎？

理論上，黑洞也不是光吃不吐，已經(jīng)逝世的著名科學(xué)家霍金就創(chuàng)立了一個(gè)理論，叫霍金輻射，也叫黑洞蒸發(fā)。這個(gè)理論認(rèn)為，黑洞里的物質(zhì)也并不是一點(diǎn)也不吐出來，它會(huì)以輻射或蒸發(fā)的方式不斷減少自己質(zhì)量。

但這種釋放只是量子級(jí)的，只有極少數(shù)粒子逃脫而形成黑洞蒸發(fā)。這種蒸發(fā)的速度是黑洞越小越快，越大越慢，只有原子級(jí)別黑洞會(huì)瞬時(shí)蒸發(fā)殆盡，稍大的黑洞所吸收的宇宙背景輻射或星際物質(zhì)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于蒸發(fā)量，因此需要長(zhǎng)得令人發(fā)指的時(shí)間才能夠蒸發(fā)完。

經(jīng)過計(jì)算，1個(gè)太陽質(zhì)量黑洞蒸發(fā)時(shí)間需要10^64年，也就是1后面跟著8個(gè)億年，宇宙中最大黑洞蒸發(fā)時(shí)間需要10^100年。這個(gè)時(shí)間早就大大超過科學(xué)界估算的宇宙壽命了。由此看來，黑洞吃下去的物質(zhì)會(huì)牢牢深藏里面，誓與宇宙共存亡！

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