黑洞引力那麼大,可以把原子撕碎嗎?

未來探索菌


黑洞引力那麼大,可以把原子撕碎嗎?

我們所指的黑洞一般是恆星型黑洞,這是超大型恆星在超新星爆發的條件下能形成的黑洞!當然對恆星的質量會有一些要求,但我們知道,一旦天體形成黑洞將不再具有原有天體的一切特性,僅僅會保留質量、電荷與角動量這三個要素......

簡單的理解就是,只要能形成黑洞,那麼之前的天體是什麼已經不重要了,或者之前的天體發展到哪個階段是什麼物質統統都無所謂(其實恆星在超新星爆發前夕狀態都類似),一旦坍縮成黑洞,將不再具有原來物質的物理特性,只會繼承坍縮前恆星核的質量與電荷以及角動量而已!

但恆星形成黑洞有比較嚴格的條件,只有在超新星爆發時內核質量超過3.2個太陽質量(奧本海默極限)時才有可能坍縮成黑洞,如果在3.2-1.4倍太陽質量之間,則是中子星,和1.44以下0.8個太陽質量以上,則是白矮星.....

也就是說恆星形成黑洞時,將連續突破電子簡併壓力與中子簡併壓力,甚至突破傳說中的夸克進入黑洞的世界,也就是說,當天體的引力突破中子簡併壓力時,真正意義上完整的原子核就已經不再存在!

假如太陽坍縮成黑洞的話,它的史瓦西半徑約為2.9千米,1000克質量的物體在其視界處與距離視界表面一米處的引力差大約為10^9牛頓,這個力量差也許可以讓任何物質結構崩潰!

黑洞的超高溫吸積盤以及它所爆發的X射線就是掉落黑洞物質的在背吞噬以前發出的最後吶喊!!


星辰大海路上的種花家


宇宙間引力最大的天體類型就是黑洞了,它是唯一能讓秒速30萬公里的光都無法逃脫的事物,任何物質來到它的面前,都會瞬間被它秒成渣渣。



一滴水的體積和質量都很小,然而一滴水中卻有1.6萬億億個水分子,每個水分子又有一個氧原子和兩個氫原子組成,所以原子的數量還要在這個數字上乘以3,也就是說可達4.8萬億億個原子,可見每一個原子有多麼的渺小。然而在白矮星上,這些原子間的空隙以及原子裡面的空間將被嚴重壓縮,電子幾乎緊貼原子核流動,這滴水將小到只有用顯微鏡才能看到。



如果在中子星上,就連電子都會被壓縮到質子裡面,成為一個個緊密排列的中子,體積將被進一步縮小。


而如果是在夸克星上,那麼就連中子都會被壓碎,成為組成中子的夸克的狀態,其體積當然會更小。

而如果是在黑洞中,那麼連夸克也不能存在,就別提原子這樣級別的物質了,肯定會被撕碎揉爛虐成渣渣,目前我們甚至無法猜測黑洞中的物質被撕碎壓縮到了什麼程度。



上面提到的幾種大密度天體中,相比較而言,通俗的講白矮星相當於是密集擠壓的無數原子核,中子星則可以看作是一個巨大的原子核,只是這個原子核是箇中子團而已,但是夸克星就更小了,我們可以把它認作是一個巨大的中子。那麼黑洞呢?一般認為黑洞的物質都集中在理論上認為存在的奇點上,這個奇點的體積有多小呢?數學上認為體積為0,這無疑會讓人無法相信,其實不但是我們普通人難以理解,很多科學家也難以相信,所以常常把黑洞的奇點解釋為體積無限小而密度無限大,在這個小小的奇點上,我們通常所講的基本粒子都將難以正常存在,那裡的一切還都不為人知。


科普大世界


黑洞的形成就是原子不斷破碎的過程,在恆星的演化過程中,恆星的殘骸不斷的塌縮,對於黑洞來講,即使是中子簡併壓力也無法阻止向內的引力,裡面的基本粒子都會破碎成我們現代物理所無法想象的成分,最終坍縮成為一個奇點的黑洞。


對於恆星的演化過程,當恆星內部核聚變到了鐵元素,其內部物質就無法繼續進行熱核反應了,恆星的演化命運走向完全取決於自身的質量,當小於1.44倍太陽質量時,電子的簡併壓力可以抵抗引力從而形成穩定的白矮星,這就是太陽的結局。

而恆星殘骸在1.44 至3倍太陽質量時,電子簡併壓無法支撐引力,從而繼續塌縮,電子與核內的質子結合形成中子,依靠中子間的簡併壓力來抵抗引力,從而形成中子星。

而當恆星殘骸大於3倍太陽質量時,中子的簡併壓力也不能抵抗引力了,中子也會破碎,整個天體會進一步急劇的坍縮,形成體積無限小的奇點。黑洞其引力巨大,甚至連光都無法逃脫,被黑洞吞噬的物質也隨之破碎。

目前對黑洞的瞭解還是很初步,還無法判斷黑洞吞噬的物質和信息到底會不會消失,還有些人認為黑洞吞噬的物質還會從所謂白洞噴出,形成蟲洞,這些白洞和蟲洞當然還是無法驗證的假想理論。

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量子實驗室


答:理論上是可以的,別說黑洞,就是中子星也可以把物質的原子結構破壞。


黑洞是宇宙中引力最強的天體,大質量恆星在演化末期,經過超新星爆發後就有可能形成黑洞;現代天文學認為黑洞奇點是一個半徑無限小,密度無窮大的點,其引力完全可以破壞原子結構。

宇宙中的極端天體排行——白矮星-中子星-夸克星-黑洞:

(1)在白矮星中,原子在萬有引力作用下緊緊地擠到一起,密度高達每立方厘米0.1~10噸,由電子簡併壓力抵抗萬有引力,使得原子不會繼續塌縮;

(2)中子星,當白矮星的質量大於錢德拉塞卡極限(1.44倍太陽質量)時,原子結構將被徹底壓碎,電子墜入原子核,與質子結合成中子,此時由中子簡併壓力抵抗著萬有引力,白矮星塌縮成中子星,密度高達每立方厘米數億噸;

(3)夸克星,理論預言中子星質量大於奧本海默極限(大約3倍太陽質量)時,中子結構也將被壓碎,形成由夸克組成的天體;

(4)黑洞,如果夸克星的質量再大,將沒有任何力量能阻擋萬有引力的塌縮,天體瞬間塌縮成一個奇點,形成黑洞。

所以,以黑洞的引力,是可以把原子壓碎的,至於壓碎後的物質是什麼,目前還沒有理論能準確地進行描述,黑洞奇點是當前理論失效的地方。


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艾伯史密斯


謝謝 @悟空小秘書 信任邀答。

所謂“把原子撕碎”,就是黑洞的質量足夠大,萬有引力足夠大,將核外電子壓塌在原子核上,這是有可能的。

空說無憑,怎麼計算呢?假設銀河系中心的人馬座A*就是黑洞,質量為400萬個太陽,即:M=4e6×2e30=8e36kg。

假設有一試驗物體質量m=1kg,黑洞引力場半徑R=10000m。則此處引力為:F=GMm/R² =6.67e-11×8e36×1/1e8=5.3e8牛...(1)。

這個向內的引壓力,能否將核外電子壓塌呢?這取決於質子以光速自旋的引力勢能梯度,即質子的反彈力:F=▽·Ep=mc²/r。

已知質子半徑:r=0.15e-15m,質子質量:m=1.73e-27kg。則:F=1.73e-27×9e16/0.15e-15=1e6牛...(2)。

顯然,(1)>(2),黑洞可以將原子撕碎,變成所謂的中子湯(neutronic soup)。

物理新視野,旨在建設性新思維,共同切磋物理/邏輯/雙語的疑難問題。


物理新視野


撕碎這個詞不太恰當,壓碎比較合適。之所以形成黑洞,是因為物質本身已經沒有了最基本的結構,所以霍金指出,任何掉落黑洞的物質都不將具有任何信息,而信息是建立在物質結構上的。

事實上,還不用到黑洞這種量級的引力和密度,原子就已經承受不了了,比如中子星。


中子星是宇宙中目前人類可觀測的密度最高,引力最強的可見天體,它被認為是黑洞的前身。是某個大質量恆星死亡後塌縮為中子星仍然具備繼續塌縮的條件,最後演化為黑洞的。

簡單地說,當一顆恆星死亡後,最終會有三個結果,質量小的,會塌縮白矮星,白矮星的密度可達每立方厘米幾十噸,這種密度就是原子級的密度,雖然密度也非常大,但還在正常物質結構能達到的最大密度範圍內,也就是原子仍然具有完整結構。


而大質量恆星死亡後,由於巨大的物質塌縮產生的壓力是如此之大,原子的電子簡併壓也承受不起了,導致核外電子被壓到原子核中,同質子中和為中子,使原子變得僅由中子組成,這個時候,原子已經不具備完整形態了,可以說它的密度是原子核級別的密度,其密度高達每立方厘米20億噸,強大的引力已經可以扭曲光線了。


如果塌縮產生的壓力連以中子形態都無法抗衡,那麼可以這樣說,黑洞就生成了,這個時候,物質究竟以何種密度存在是不得而知了,超出了人類認知範圍。



所以別說黑洞,到達中子星級別的密度,原子就不存在原子結構了,可以說是被壓碎的。


良良引力波


黑洞是宇宙中唯一能秒殺萬物的天體,它無與倫比的強引力讓即使是30km/s的光速也難逃魔掌,很有“神通廣大的孫悟空也逃不出如來佛祖手掌心”的意味。一切物質包括原子都會在它的強引力下撕碎成非物理性質的東西,也就是化為“空無”。



原子很微小,50萬個原子才能排列出一根頭髮絲大小。原子內部由質子,中子,電子構成,而質子和中子由夸克構成。目前的科學理論中夸克和電子不可再分,是現今物理學中最小的宇宙基本粒子。


起初,原子在黑洞很遠距離時,就會被黑洞大潮汐力吸進它的巨大吸積盤;然後沿著螺旋狀態下掉入黑洞撕裂成基本微粒子,最後在黑洞中心變得什麼都不是的“虛無”;最後與黑洞之中的奇點融合為一體。

有的物理學家認為一部分粒子會被黑洞拋出噴射來。

黑洞是質量無限大,引力無限大,溫度無限高,密度無限大,體積無限小(有科學家認為黑洞體積為0),當今物理學無法解釋的天體。黑洞跟中子星形成過程類似,可能由比太陽☀大幾倍,幾十倍的恆星塌縮演化而來。


弄潮科學


黑洞實際上是撕碎了一切才形成的,包括空間本身。所以撕碎原子對黑洞來說只是其前世的一重肉身的蛻變而已。

要形成黑洞,不是一般的恆星有資格的(不夠格的就包括我們的太陽)——必須要是大型的恆星,質量至少要超過太陽的1.5倍(即錢德拉卡賽極限)。但超過太陽質量1.5倍,也只是入門條件,如果質量不夠大,恆星也有可能只會變成中子星,而無法變成黑洞。

黑洞的形成過程

大型恆星在生命末期,其內部維持核聚變的氫燃料開始匱乏,其巨大的質量形成的引力在與核聚變釋放的巨大能量的對抗中,逐漸取得上風。隨著這個過程,那些進行核聚變的輕元素(包括氫、氦等等)會被慢慢擠到表層(因為它們的密度比較低,會浮到表層)——核反應也隨之移到表層。這種變換造成了一種新的情況,那就是恆星表層大氣的迅速擴張。超紅巨星形成了。

因為大型恆星的質量太大,其引力形成的壓力是極強的,其內核變得越來越緻密,最終在一個節點上,其外殼突然與內核脫離、爆發形成超新星事件,而其內核物質的電子簡併力(電子沒辦法壓縮到一起)在強大的引力壓力下無法支撐,電子崩塌或逃逸,迫使原子核相互靠攏,並進一步塌縮。但是引力仍然勢如破竹沒有任何由內向外的力量與之抗衡,原子核靠緊後,質子被迫轉變成中子,最後如果中子的簡併力也無法支撐引力,中子繼續破碎向內塌縮成夸克核或者更進一小步——黑洞就形成了!

不僅是核子的破碎

巨大的引力造成的結果不僅僅是原子核和中子的破碎和塌縮。根據愛因斯坦的廣義相對論,引力就是時空的幾何。巨大的引力實際上對時空幾何造成的扭曲也是極限性的。

在我們的宇宙中任何地方都充滿著暗能量,實際上這些暗能量是宇宙擴張造成的時空的微小縫隙,表現為憑空產生的真空量子漲落能量(真空能)。從某種意義上來說,暗能量就是一個個微型的黑洞。黑洞越小存在的時間就越短,微型黑洞就是在普朗克時間上下存在的普朗克尺度左右的黑洞——這些黑洞可以形象的比喻是宇宙這張大布料上面的空隙,隨著布料不斷被拉伸空隙隨機的展現。

但是個人認為,大型的黑洞就好像是這塊布料上的一個大破洞(目前對黑洞的本質還沒有結論,我們姑且這樣形象的比喻吧),是引力扭曲時空到極限時形成的穩定結構(類比用手用力撕一塊布料到極限時的情況😂——是一個無底洞還是一個破洞很難說)。

結論

所以黑洞的情況實在是太極端了,撕碎原子都是小case。或許我們應該說,引力只是表象,而不是原因,原因在於質量——質量是形成時空彎曲的根源(質量真是太扯了😂)。


小宇堂



黑洞的形成過程就是用引力一步步“壓碎”物質的過程,所以說原子是抵抗不了黑洞強大的引力的。

最早預測到黑洞存在的是德國的卡爾史瓦西,他通過計算獲得了愛因斯坦引力場方程的一個真空解,這個解表明如果把巨量的物質堆積在一個地方,那麼這些物質的巨大引力就會使自身一直坍縮,構成物質的原子和原子核還有中子和夸克都擋不住這種向內坍縮的巨大引力,所以它們都會被壓碎,而夸克之後就在沒有東西可以抵抗這種巨大的引力了,於是就產生了一個黑洞。

雖然卡爾史瓦西預測了黑洞的存在,但是最起名“黑洞”的是美國物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒,當時是為了解釋大質量超巨星坍縮現象而發明出來的。

我們宇宙中的黑洞都是由大質量恆星演變而來的,我們的太陽是一箇中等質量恆星,死亡後會以紅巨星的形態燃燒幾百萬年,最後被自身引力變成一個每立方厘米重量達到十幾噸的白矮星。

如果恆星的質量再比太陽大一點,那麼死亡後的引力會把這個恆星的內核的原子壓碎,變成一箇中子和中子擠在一起的中子星,中子星的密度是每立方厘米一億噸甚至十億噸。


當恆星的質量超過三倍太陽質量後,死亡時就有可能變成一個黑洞,這是因為大質量恆星死亡後產生的引力連中子和夸克都能壓碎,夸克之後已經沒有物質可以抵抗這種引力了,所以就產生了連光都飛不出去的黑洞。

所以說黑洞是可以把原子給撕碎的,宇宙中沒有物質可以抵抗黑洞。


宇宙探索未解之迷


究竟應該怎樣看神奇現象:黑洞


滬生泉
2018-02-2808:43

在2004年7月21日,霍金宣佈自己原來的觀點錯了,承認了信息守恆,或者說承認黑洞有吸收能量功能,也有釋放能量釋放功能。這就是說,黑洞就是一個我所說的生命體。

那麼,黑洞是不是天體中的生命體呢?

我覺得不像,理由簡單:我們所觀察到的黑洞像水中的旋渦,只有吸入,沒有吐出。假如說水中漩渦有吐出水,那麼,也不是從入水口吐出,而是揹著入水口與入水一起進入深處。同樣,黑洞也是如此。這不符合生命體的“能量吸收和能量釋放”基本特徵。

那麼,黑洞是天體中的什麼東西呢?

我覺得;黑洞就是星雲中的漩渦。簡析如下:

1,星雲是星系中恆星瀕臨死亡所致。(參見我短文《漸漸膨脹的星雲是瀕臨死亡的恆星所在的星系》)

假設在這星雲附近有一個強盛的星系,且靠近這星雲中的恆星這兒,那麼,一個強盛的星系就會把這瀕臨死亡恆星吸入其星系中。

2,瀕臨死亡恆星被一個強盛的星系吸入後,星雲中原本圍繞恆星公轉的行星及生命體便跟著走了。這就出現了星雲中的漩渦狀。

3,漩渦狀黑洞的另一面應該是蝌蚪狀、或雪茄狀的天體。

結論:黑洞其實就是星雲中瀕臨死亡恆星被其他星系吸走時所留下的痕跡。


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