比黑洞密度更大的物质是什么?要回答这个问题,我们需要清楚黑洞是什么?是天体吗?
不,不是的。如果奇点的理论是正确的,那么真正蕴含物质的是黑洞中心的那个奇点,而黑洞只是以奇点为中心的一个空心球体,只是这个球体中的时空极度扭曲,导致光都无法逃脱,黑洞内的信息无法通过光反射出来,让我们的眼球接收,所以它看起来是黑的,于是我们叫它黑洞。由此,我们可以发现黑洞其实是扭曲的时空+奇点,而天体是奇点。
很多人并不真正理解什么是黑洞,所以我先澄清这个问题,才能继续说黑洞密度的问题,那么此刻问题就变成了两个问题:(1)比奇点密度更大的物质是什么?(2)比扭曲的时空+奇点更大的物质是什么?
我们先说说奇点:
黑洞是大质量恒星演化的产物,在漫长的岁月中,恒星由于质量巨大,所以引力也巨大,而引力产生的巨大压力,使恒星中的物质发生核聚变反应产生大量的能量来抵抗引力坍缩,从而使得恒星没有因为引力立刻收缩成奇点。
奇点是数学定义上的一个点,也可以理解为无法解释的一个点,这有点像被零除(注:并不是说奇点是除以零,而是就像除以0),这点表达的意思是存在于我们预测自然界发生的事情的能力的极限。所以在物理学中的定义为时空扭曲程度无限高,体积无限小的点。
物质的密度为质量除以体积,当巨大的质量被无限小的体积除,我们能得到的结果就是密度无穷大。由此我们可以得出没有比奇点密度更大的物质,不过奇点并不只是存在于黑洞中,宇宙大爆炸理论也源于奇点。
通过物质层面来考虑的话,宇宙的奇点造就了万物。而黑洞可以看作宇宙奇点的倒放,吞噬万物。不过,黑洞也只是万物中的一员,即使它一直在吞噬宇宙中的物质,那也只是宇宙中的一部分。
在现代量子力学中宇宙奇点是一个从虚无中诞生的点,而黑洞是由实变虚,从根源上有很大差别,所以宇宙奇点不等同于黑奇点,也造就不了是黑洞,本身也不是黑洞,于是就有了可比性。
同样是一个无限小的点,但是因为宇宙奇点质量更大,包含无数黑洞奇点,所以宇宙奇点密度更大,除此之外,在我们目前对宇宙的了解,就没有其他物质密度可以比黑洞更大了。
扭曲的时空+奇点更大的物质是什么?
这个问题通过上面叙述已经有两个解了,宇宙奇点和黑洞奇点。黑洞的质量都存在于奇点,而黑洞的体积却大于奇点,密度自然是比奇点小。
除了奇点,还有什么物质?
黑洞的半径是光逃不出的半径,在这半径内为黑洞的视界,通过史瓦西半径公式我们可以发现黑洞半径与奇点质量成正比。
换句话说:如果质量增加一倍,半径也将增加一倍。但是跟密度相关的是体积,而黑洞是一个球体,所以黑洞体积随半径的立方增加。当质量加倍,半径加倍,但地平线内的体积则加八倍。两倍的质量除以8倍的体积,最终,黑洞的密度减少4倍。
如果黑洞质量增加2倍,则是3M/3Rx3Rx3R,密度减少6倍。
可见黑洞的密度为黑洞跟质量成反比,为平方关系,随着黑洞体积按立方增大,黑洞的密度按平方减小,由此可以比黑洞密度更大的物质是质量更小的黑洞①。
我们还可以由此判断出:如果有一种物质的密度比黑洞大,那么该物质与黑洞质量相同的情况下,半径必然要小于史瓦西半径,而光速平方和半径成反比。因为光速c为视界边缘的逃逸速度临界值。
可以得出如果某个物体的逃逸速度可以大于光速,那么该物体的密度必然大于黑洞。然而,爱因斯坦在《狭义相对论》中描述光速是不变的,并且光速也是静态质量不为零的物质无法超越的,所以并不存在密度大于黑洞的其他物质(奇点除外)。
从逻辑上讲,任何物体的密度都不可能超过黑洞,如果具备密度更大的条件,那么它必然是一个黑洞,只是质量更小而已,由①可以得到该结论。