探索奇点到黑洞的本质-环球滚动

17世纪，牛顿提出了伟大的万有引力理论，让我们知道了万物之间都有引力。同时也有人开始思考这种问题：在引力的作用下，我们的地球会不会发生坍缩呢？也就是说，如果地球自身的重力过大，会不会被压缩呢？比如说被压缩到篮球的大小？

对于这种问题，普通人肯定会觉得不可理喻，甚至很滑稽。但对于善于思考的科学家来讲，他们并不这样认为，而是进行了更深入的思考，正是因为这些思考，人类科学才一步步走到今天。

如今我们都知道，地球并不会因为自身的重力发生坍缩，那是因为地球质量达不到坍缩的程度，地球自身的重力根本不足以把微观世界的分子和原子压缩。

(资料图片)

但是，比地球更重的天体呢？比如说我们的太阳，又是什么样的情况呢？

我们都知道，太阳之所以发光发热，是因为太阳核心一直在发生着核聚变，而核聚变发生的重要条件是高温高压。

太阳的质量达到地球质量的33万倍，巨大的质量产生了超强引力，在引力的作用下，太阳核心的氢原子被死死地挤压在一起，从而发生核聚变，产生光和热。

而核聚变会让太阳核心发生超强爆炸，产生巨大的外推力，这种力量与太阳自身向内的引力保持平衡，所以太阳能够维持长时间的稳定。

太阳的核心温度高达1500万度，每秒消耗掉400万吨的氢转化为能量释放出来。400万吨看起来很大，但太阳质量实在太大了，大约2乘以10的30次方千克，400万吨的质量简直就是九牛一毛。

不过虽然太阳质量虽然很大，但随着时间的流逝，质量也会一点点减少。通过计算，科学家们告诉我们，在大约50亿年之后，太阳的氢将会耗尽，核聚变停止，届时太阳内部的平衡彻底被打破。

没有了核聚变产生的外推力，太阳自身重力占据绝对统治地位，于是太阳就会向内坍缩。

但坍缩的过程并不是无限的，在向内坍缩的过程中，太阳核心温度会迅速升高，一直达到氦发生聚变的条件，然后达到新的平衡，此时太阳核心温度达到一亿度。

不过核聚变只发生了太阳核心，太阳外层的物质会因为更强大的爆炸逐渐膨胀，此时的太阳彻底演化为红巨星。

太阳成为红巨星之后，体积会膨胀上万倍，甚至膨胀到水星的轨道，把水星完全吞噬。漫长的时间过后，红巨星的外层物质被抛洒到浩瀚星际空间，只留下致密的内核，也就是白矮星，只有地球大小的白矮星。

白矮星的主要成分是碳氧等元素，它仍旧会发出微弱的白光，比原来的亮度弱了很多。

其实在向白矮星演化的过程中，太阳内部没有停止过核聚变，然后一直到铁元素，戛然而止。因为铁元素是一种非常“致命”的元素，它非常稳定。

其他元素发生核聚变都会释放出能量，但铁元素不同，铁元素发生核聚变吸收的能量比释放的能量更多，所以一旦核聚变到铁元素，就宣告恒星的彻底死亡，因为恒星核聚变到铁元素就到了尽头。

但是有一个问题，既然没有了核聚变，那么恒星内部物质是如何对抗恒星自身强大的重力呢？

主要是依靠电子简并压。根据泡利不相容原理，两个相同的微观粒子不同拥有相同的量子态，可以通俗地这样理解，微观粒子比如说电子不能位于同一个轨道上。

而恒星自身强大的重力迫使电子不得不位于同一个轨道上，如此一来电子就会产生巨大的斥力，就是电子简并压。就像一个房间里只能住一个人，如果有外在的力量迫使其他人进来，房间里的人就会用尽全力把那个人推出去。

不过，电子简并压也是有上限的，不能无限制抵抗恒星的自身的重力。当恒星质量达到太阳质量1.4倍以上时，也就是所谓的钱德拉塞卡极限，电子简并压也抵抗不了恒星的重力，这样恒星就会继续向内坍缩，形成比白矮星更致密的天体，比如说中子星。

不过太阳演化为白矮星之后，质量会大大减少，远远达到不钱德拉塞卡极限的标准。所以白矮星就是太阳的宿命。

不过太阳的最终宿命是比白矮星更恐怖的黑矮星，在极其漫长的时间之后，白矮星的光和热全部辐射完毕，成为一颗黑矮星。不过这个过程极其漫长，需要上千亿的时间，而宇宙的年龄不过138亿年，所有如今的宇宙中没有任何黑矮星存在。

刚才说了，恒星的质量超过钱德拉塞卡极限之后，会坍缩为中子星，具体就是电子被迫向内挤压到原子核上，与质子结合形成中子。

中子星的密度极高，每立方厘米就能达到上亿吨。这是什么概念？一个乒乓球大小的中子星质量就能轻松超过地球质量！

中子星的中子之间也存在中子简并压，但这个力量也是有上限的，这个上限就是奥本海默极限，当质量达到3倍太阳质量时，中子星自身的重力就会突破中子简并压，继续向内坍缩，最终形成宇宙中最诡异的天体，黑洞！

超强的引力会把所有的中子压缩到一个体积无限小的点，也就是奇点，这个奇点不但没有体积，温度密度更是无限大，一个完全颠覆我们传统认知的存在方式。

如今我们已知的所有物理定律在黑洞面前全部失效，我们需要更高级的大自然法则才能诠释黑洞。

到这里，你或许能感受到宇宙的神奇了，从庞大的恒星，到无限小的黑洞奇点，最大与最小竟然神奇地连接在了一起，有点物极必反的味道。

这也给了人类另外一种思维方式，当我们总是渴望在浩瀚的宇宙里寻找世界的本质时，或许世界的本质就藏在最小的事物里，比如说黑洞的奇点。

这也是为什么很多科学家坚信世界的本质就藏在黑洞里，藏在那个无限小的奇点里！

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