黑洞的引力可以把原子撕碎嗎?

黑洞的引力可以把原子撕碎嗎?

黑洞的引力可以把原子撕碎嗎?

我們可以先給出答案:黑洞的形成過程就是把原子的撕碎的過程。

恆星的演化

關於這個黑洞的問題,我們要從恆星的演化說起。我們都知道,恆星的燃燒依靠的是核聚變反應。主要有兩條路徑,一條叫做質子-質子反應鏈。就是氫原子核核聚變反應生成氦-4核的過程。

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其次,就是碳氮氧循環。它其實也是氫原子核核聚變反應生成氦-4氦。只不過在這裡碳氮氧充當了類似於催化劑的作用。這兩種反應都會放出釋放出大量能量。

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我們要注意的是,無論哪種,說白了都是燃燒氫原子核,生成原子序數更高的氦-4核。也就是說,如果恆星核心的氫原子核燃燒殆盡,這個時候恆星內核的溫度將會不足以吃撐氦-4繼續發生核聚變反應。

這是因為讓氦核聚變所需要的能量要遠高於讓氫核聚變所需要的能量。

於是,核心在引力的作用下會收縮,這個壓力會使得恆星的內核溫度急劇上升,直到滿足了氦核聚變的溫度,然後點燃氦核聚變。如果氦也燃燒完了,這樣的情況其實會一直持續,順著元素週期表的原子序更高順位發生核聚變,當然溫度也會越高,一直到元素鐵。

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那為什麼會到元素鐵呢?一般來說是鐵的比結合能很高。說白了就是鐵特別穩定,不容易發生核聚變反應,讓他發生核聚變反應所需的能量,比他核聚變反應釋放的能量還要多。這才使得有相當數量的恆星的演化都會停在鐵及鐵之前。

那接下來會發生什麼呢?

這完全看質量,如果質量最夠大,引力就會足夠強,就很有可能提供足夠的能量讓鐵也發生核聚變反應,這是宇宙中極其壯觀的一幕,被我們叫做超新星爆炸。

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超新星爆炸之後,要看殘餘的質量,如果剩餘的質量超過1.44倍太陽質量,小於3.2倍太陽質量(3.2倍目前還有爭議),那就會形成中子星。

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如果高於3.2倍太陽質量,就會形成黑洞。

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當然,如果低於1.44倍太陽質量,就會成為一顆白矮星。這其實就是恆星演化的過程。

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中子&黑洞的形成

中子星和黑洞的形成和原子有關係。因為它們的質量特別大,所以引力就非常大。引力就會迫使原子之間的間隙逐漸減小。然後開始蠶食原子內部的空間。我們都知道,原子是由原子核和核外電子構成的,核外電子以概率雲的形式存在於原子核之外。而電子和電子之間的電磁力,維持了原子之間的距離不會太近。但是這在這麼巨大的引力之下都是浮雲。

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原子核其實很小很小,電子比原子核還要小,因此原子其實幾乎是空的,如果原子有足球場那麼大,那麼原子核只有螞蟻那麼大。

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因此,原子還是可以被壓縮的,接下來抵抗引力的叫做電子簡併壓力。這種力是由量子理論中的泡利不相容原理導致的。泡利不相容原理告訴我們,電子在原子核外要排的很有序,每一層的數量都是固定值,不能隨意添加。所以,從某種程度上說,這時候對抗引力的是電子要好好排隊的決心,這種狀態就會產生一種向外對抗引力的作用。

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當然,引力其實更殘暴,非但電子簡併力沒有頂住,電子還被壓入了原子核內。這時候的天體就是我們所說的中子星,之所以這麼叫,是因為電子進入原子核會和質子反應生成中子,只有極少量的電子會浮在中子星的表面。

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所以,這個的原子就已經不復存在,被引力給摧毀了。而這個時候還沒有稱為黑洞。如果要成為一個黑洞,實際上引力還會繼續向下壓,去擠壓原子核之間的距離,間接地去擠壓原子核內質子和中子,如果引力足夠大,那這個時候中子星就很有可能變成黑洞。因此,黑洞的形成其實是伴隨著摧毀原子的過程進行的,甚至它還能摧毀了原子核。原子並不是被撕碎的,而且被壓碎的

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