本篇文章给大家谈谈黑洞直径有多大，以及黑洞频率的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站喔。

文章详情介绍：

• 1,奇葩的黑洞：质量和体积大小太不成比例，宇宙变成黑洞比宇宙还大
• 2,恒星的一生如何演变，太阳会变成黑洞吗？

奇葩的黑洞：质量和体积大小太不成比例，宇宙变成黑洞比宇宙还大

在所有的宇宙天体种类中，黑洞可以说是最难理解又最为神秘的天体，它的引力场强到连秒速30万公里的光都无法逃脱，任何物质只要来到它的视界边缘，必然会被吸入到它那无尽的深渊中。

黑洞的视界边缘也被认为是黑洞的体积外表，也就是被黑洞物理上的表面，但是这个表面并不是有固态物质可以衡量的，而且是看不见的，它只是关于黑洞体积的一种定义，即光线无法逃逸出黑洞引力场的地方，在这个边缘的外面，物质因为有光可以发出，所以还是可见的，但是在这个边缘的内部，光等物质永远无法逃脱出来，所以一切都是不可见的，黑洞的内部是看不到的。

那么黑洞里面到底有什么呢？没有人真正知道，一般的科学理论认为黑洞中间会有一个奇点，这个起点是体积无限小密度无限大（不是质量无限大），我们所知晓的物理定律在它这里都将失效。

不过黑洞就是再奇葩，它也只是宇宙中的一种天体，它也是有自身质量的，而黑洞的质量又决定了它自身体积（视界体积）的大小，有一个叫做“史瓦西半径公式”的物理公式，就是专门来计算黑洞的体积（视界体积）大小的，其公式如下：

在上面的公式中，v指天体的逃逸速度，G为万有引力常数，M为天体质量，R为天体质心与被吸引物体质心的距离，物体的速度如果小于一个天体的逃逸速度，那么它就不能摆脱其引力束缚，也就会被该天体吸引，从而无法脱离轨道逃逸到星际空间。于是从中就能得出天体的史瓦西半径，即为逃逸速度等于光速时候所得出的R的值，以黑洞来说，它的史瓦西半径等于万有引力常数乘以其质量乘以二再除以光速的平方，所计算出来的史瓦西半径，指的就是从黑洞中心向外的史瓦西半径长度的距离上，正是光线无法逃脱出黑洞引力场的位置。

若用这个公式来计算不同天体变成黑洞的体积，就会发现质量越小的天体其史瓦西半径（此处也可以理解为黑洞的视界体积）越小，质量越大的天体其史瓦西半径越大，而且不成比例，比如果将地球这样质量的物质变成黑洞的话，那么它的史瓦西半径只有0.9厘米，而如果将太阳这样质量的天体变成黑洞的话，它的史瓦西半径将达到叁公里那么大，但是太阳的质量只有地球的33万倍，体积只有地球的130万倍，然而半径叁公里的球体放下几十上百万个半径9毫米的小球是远远不止的，放下几十百亿个都不成问题，而如果将整个宇宙的物质化作一个黑洞的话，这个黑洞会有多大呢？你可能会觉得，黑洞这种大密度天体会将宇宙的体积缩小不少，然而如果这么想就错了，其实这个黑洞的视界体积比我们的宇宙还大，有人计算发现其直径在1000亿光年以上，，因此也有人怀疑我们是不是处在一个巨型黑洞之中。

恒星的一生如何演变，太阳会变成黑洞吗？

科学认识君的《通俗物理100课》系列

【第17课：恒星的一生】

这段时间科普量子力学的知识比较多，读者可能也看烦了，今天换个口味，讲一下恒星。

当然，很多人对恒星的认知少之又少，基本停留在会主动发光的物体就是恒星的概念上。

当然了，笔者会拒绝晦涩。依旧保持通俗的文风。

故事从人类思维无法理解层面开始。在这个层面上，有一个“事物”叫苦连天：啊，我受不了了，我的密度太大了，感觉非常非常的“挤”，我要在沉默中爆发了，于是它炸了！这个它就是奇点，其体积无穷小，密度无限大。在距今138.2亿年前炸了，从此有物质，时间和空间。这就是宇宙大爆炸。

当然，一开始炸出来的元素极其简单，基本都是氢，至于什么重元素都是后话了。氢元素之间很快就看对眼了，并结合成新的元素，那就是氦。

星云中的氢元素数不胜数，实在是太多了。在引力的作用下，氢们会聚拢在一起，就和滚雪球一样，越聚越多。到一定程度上，氢元素结合成了原始天体。其引力致使更多的氢元素投怀送抱。

原始天体的引力越来越强，外面越来越多的氢元素撞向天体，撞击的力度也越来越大。导致天体核心的氢原子们越来越拥挤，能量和动量越来越大。天体核心的氢原子运动愈发剧烈，在宏观上表现就是温度越来越高。

当温度达到上千万摄氏度的时候，核心的氢元素相互撞击的力度就会导致彼此的原子核们仅仅挨在一起，原子核们一旦挨得很近就会形成核力，就很难再分开了，于是四个氢原子和会组成新的原子核，那就是氦原子核。

当然你会质疑，四个氢原子核携带四个质子，合成之后也是铍元素。非也，因为质子中的夸克会重组，导致质子变成中子。

从氢到氦可是原子核重组，这是核聚变，会释放大量的能量，也就是高能光子(伽马射线)

核心地带之外被大量的氢元素包围着。这些高能光子得一个个穿过外围氢元素才突破重围。于是原本高能的光子先把能量传给第一层包围的氢元素，这些氢元素吸收了高能光子，再释放光子，一层一层传出去。每一层都会“贪污”一部分高能光子的能量。直到这些高能光子冲破了原始天体内所有氢元素的包围，来到宇宙空间，这时它们的能量已经降低了很多。这也是我们能看见太阳光的原因。

高能光子是波长极短，频率极大的电磁波。它们的波长短于10^-12m，而可见光的波长在3.8×10^-7m～7.8×10^-7m范围段。只有高能光子的波长增加到可见光的范围段，我们才能看见它。高能光子的能量减弱就意味着波长变长。所以我们能看见太阳光还得感谢太阳中间到外围的氢元素对核心地带发射出的高能光子的能量“贪污”。

恒星核心不断在核聚变，并发出高能光子。而恒星中间到表面地带不发生核聚变反应，因为温度太低了，还不足以达到开启核聚变的条件。所以我们看到的光都是太阳核心处发出来的光子。这些光子要逃出太阳可不容易，不仅要被外围的元素蹭一波能量还要被拖延大量的时间。

从太阳核心发出的光要走出太阳需要几百万年的时间。这是因为，核心发出来的光子要被紧邻的外围氢原子核外电子吸收，吸收能量的电子处于激发态，再释放光子，新释放的光子接着再传给更外围的氢原子……以此类推直到逃出太阳表面。这种吸收─释放─再吸收─再释放……的过程可老费时间了。

这是因为太阳核心地带的核聚变不断释放能量，这些能量足以对抗引力。

一开始，只有太阳核心地带发生核聚变，外部的原子还当吃瓜群众呢。因为它们被核心释放的能量喷流“吹”的也进不去充当燃料啊！(这是恒星的主序星阶段，目前太阳就处于此阶段，并还能保持50亿年之久)

当恒星核心地带的氢全都聚变成氦，想要进一步核聚变就得氦聚变成更重的原子核。但是越往上聚变，其要求的温度越高，这时候核心的温度还不足以开启从氦聚变到更高元素的条件。

于是核心地带的聚变反应消停了一会。但是与核心地带紧邻的外围氢元素对聚变的温度要求没有那么苛刻，于是核聚变开始外移。

外移的核聚变会产生大量的氦元素，于是就落入到恒星核心处，越来越多的氦元素被核心地带吸收，导致核心地带的物质密度增大，温度越来越高，终于达到了开启第二轮核聚变的条件。

这时候核心处的聚变反应已经是从氦→碳了，而外围的聚变还处于氢→氦的过程。如果核心的氦都全聚变成碳或氧了，要想开启更高层次的聚变，也就是从碳到硅再到铁，就需要更高的温度，于是核心地带就又消停一段时间。于此同时，核聚变不断外移直到恒星表面，外移聚变的产物就又是内部的聚变燃料。恒星表面的氢聚变成氦，氦又作为内层氦→碳的聚变燃料，碳又是更内层碳→硅的聚变燃料以此类推……核心地带就聚变成铁元素。绝大数情况下，恒星会聚变到铁元素为止。因为铁的结合能最高，要想试图破坏铁的原子核进而聚变成更高的元素，就需要极高的温度，起码也得100亿摄氏度。这种苛刻的条件就阻止了恒星内的元素聚变到铁以上的元素上了。当然也有极端桉例，比如超新星爆发，中子星合并等。

如果太阳内部和外部同时聚变，那么释放的能量就比原先大的多。巨大的能量把太阳内部的物质往外推，于是太阳体积越来越大，变成了红巨星，其半径足以吞噬水星和金星甚至是地球。事实上，部分天文学家将红巨星的膨胀过程视为第一次超新星爆发。

地球上的重金属，完全来自恒星的超新星爆发，恒星也被称为元素的炼丹炉。

如果没有恒星，宇宙基本上都是氢和氦。当然就没有生命了，我们身体的碳、氧、铁金属全是恒星“炼丹”的结果。

科学家认为，在太阳之前，太阳系内至少发生了一次超新星爆发，爆发后的能量挤压了原始星云的聚集，才加速了太阳的诞生，同时抛出大量的重元素，并在引力的作用下形成行星。

如果恒星的燃料全都烧完了，那么物质就会在引力的作用下向内坍缩。这种坍缩会挤压恒星中自由电子的空间，把它们挤到原子核中并与质子电性抵消了，导致原子核自爆，释放更大的能量。

这就是第二次超新星爆发，其规模比第一次还大的多。当然，太阳不存在第二次超新星爆发，因为太阳的质量太小，其引力还不足以把自由电子压到原子核内。这时候引力被电子的简并压力抵挡住了，这就是白矮星。太阳的质量决定了它的归宿只能是白矮星。

如果一个恒星的质量是太阳的1.4倍以上，理论上，其引力就可以把电子压到原子核内与质子抵消，导致原子核全变成中子了。

如果这颗星的质量大约是太阳1.4倍但又小于8倍，这颗恒星的引力就不足以把两个中子压到一起。因为中子之间也有抵抗相互挤压的简并压力，这时候中子的简并压力抵抗了引力的进一步坍缩。于是这颗恒星就变成了中子星。

如果恒星的质量比太阳大了数十倍以上，那么它的引力就足以把中子的简并压力打败。其中子都被压成一片了，这导致此天体的密度越来越大，体积越来越小。表面的逃逸速度都超过光速了，于是它就变成了黑洞！

引力一直都在导致恒星内的物质向核心处坍缩。一开始靠电子简并压力抵抗引力坍缩，如果抵抗住了，那么这就是白矮星。如果没有抵抗住，就接着由中子的简并压力抵抗引力坍缩，此时抵抗住引力了，那就是中子星。如果还没抵抗住，那就只能变成黑洞了！