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史瓦西黑洞的密度都是物质的极限密度吗？

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发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

史瓦西黑洞的密度都是物质的极限密度吗？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

首先，需要明确的一点是，史瓦西黑洞也有大小之分，不同的史瓦西黑洞，密度也各不相同。

那么，什么是史瓦西黑洞呢？简单来说，史瓦西黑洞就是在广义相对论引力方程下能够推导出来的最简单黑洞。之所以说最简单，是因为史瓦西黑洞既不考虑自不自转，也不考虑带不带电，完全就是一个静止状态下的球形黑洞。最早推导出史瓦西黑洞这个精确解的人，是德国天文学家卡尔‧史瓦西，只比广义相对论方程的提出晚了几个月，因此由他推导的解描述的黑洞便被称为史瓦西黑洞。

任何一个物体，只要有质量，都可以根据方程推算出一个史瓦西半径。如果这些质量都被压缩在史瓦西半径以内，那么它的引力就会变得非常强大，任何东西都不可能逃脱出去，连速度最快的光都不行。在这种情况下，这个以史瓦西半径为半径的球，便成为了一个名副其实的黑洞。不过，史瓦西黑洞的大小，或者密度，并不是固定的，而会随着黑洞质量的不同而有所变化。

简单来说，一个史瓦西黑洞的半径，跟这个黑洞的质量成正比。而我们知道，球的体积是跟半径的立方成正比的。换句话说，一个黑洞质量如果越大，这个黑洞的体积也会越大，而且是以质量的立方在增长。

质量除以体积，便可以得到史瓦西黑洞的密度——这反倒跟黑洞的质量平方成反比了。于是，史瓦西黑洞的质量越大，它的密度反倒越小；如果史瓦西黑洞足够大的话，它的密度反而可能小到出乎你的预料。

下面来举几个例子：

太阳的质量大约是2 x 10^30千克，而太阳如果变成一个史瓦西黑洞，它的半径就只有大约3千米。于是，这个太阳黑洞的密度大约是1.8 x 10^16 克/立方厘米。作为对比，铁的密度是7.9克/立方厘米。显然，太阳黑洞的密度大到快要超出我们的理解范围了。


银河系的质量大约是6000亿-7500亿倍太阳质量，如果全部变成一个史瓦西黑洞，半径大约是0.2光年。换算一下，这个银河黑洞的密度大约是3.7 x 10^ -8 克/立方厘米。你没有看错，这个大黑洞的密度其实超低的。作为对比，氢气在一个标准大气压和常温下的密度是0.09克/立方厘米，要比银河黑洞的密度高出100万倍还多！




所以，回答题主的问题，史瓦西黑洞的密度，有时候小得可怜，并不都是物质的密度极限。

回答于 2019-09-11 08:43:50

答案是否定的，因为史瓦西黑洞表示的是由恒星演化而来的黑洞，史瓦西黑洞的设定是不带电不自旋转的黑洞，黑洞中心为奇点， 黑洞的外圈为事件视界，又称史瓦西半径。

史瓦西黑洞是由于万有引力的作用形成，在恒星晚期由于万有引力占主导地位，恒星不可避免的发生引力坍缩，如果恒星缩小到小于史瓦西半径时就变成了一个黑洞。所以史瓦西黑洞的意义是黑洞的视界半径，但并不能表示密度。从数学上来说，史瓦西黑洞就是其外部的引力场符合史瓦西解的黑洞。

当然这个理论只描述了黑洞质量与其史瓦西半径，如果依此来计算密度只能说是<视界密度>并不能代表黑洞实体密度，由于黑洞实体肯定是小于史瓦西半径的，而我们对黑洞事件视界无法知晓，所以没有办法得知黑洞的真实密度，只能依据史瓦西半径得出<视界密度>或<史瓦西密度>。

根据上面的理论，太阳的史瓦西半径只有大约只有3公里，体积大约是1.13*10^11立方米，质量大约是2*10^30千克，依此可以计算出视界密度大约是1.76*10^19千克/立方米。

同理，如果这样计算下去，银河系的视界密度大约是3.7*10^ -5千克/立方米，目前可视宇宙的视界密度将非常的小，所有有人提出我们目前的可视宇宙是一个黑洞！

很明显，上面这种方式来计算黑洞的密度是有缺陷的，很荒唐的！

目前认为最小史瓦西黑洞的质量大约为三个太阳质量，依此我们可以计算出这样一个黑洞的半径大约是10千米，密度大约是1.95*10^18千克/立方米。

所以我认为史瓦西黑洞的最小密度应该是1.95*10^18千克/立方米，至于题主问的是不是物质的极限密度，我认为远远不是！

个人见解，谢谢阅读！