黑洞为什么质量大体积小

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对于像基本粒子尺度或恒星尺度的黑洞，的确是体积很小，密度很大的天体。但这也不是绝对的。

理论上，任何尺度的黑洞都可能形成。而各种尺度的黑洞，所要求的平均密度是不同的。尺度越大，所要求的平均密度越小。

黑洞的形成，使周围时空的性质发生明显改变。按照爱因斯坦相对论方程的史瓦西解，这种改变是在r＝2GM/c^2处开始显现。其中：M是中心星的质量，G是万有引力常数，c是光速，r是史瓦西半径（即临界距离）。这个临界距离与引力质量成正比，对太阳质量是3千米，对100万倍太阳质量，是300万千米，对地球则是1厘米。而这个临界距离r，正是按照牛顿理论计算的表面逃逸速度达到光速时的星体半径。

根据计算，当一个超越中子星最大质量的恒星由引力坍缩，形成一个质量为10倍太阳质量的黑洞时，其中心密度可达10^14 g/cm^3，是原子核密度的10倍。而一个总质量为太阳质量的10^15

倍的旋涡星系，如果它的半径为300秒差距，平均密度为10^-15 g/cm^3时，其表面逃逸速度也可以达到光速。那么，它也是一个黑洞。所以，黑洞并不一定是一颗致密的星，它也可以是一个范围，只要在这个范围内，引力使光无法逃脱，它就是一个黑洞。

物体的密度和致密度是两个不同的概念。密度是质量和体积之比，而致密度是临界半径与实际半径之比，也叫引力参数。

以下是常见物体的引力参数。

物体　质量　尺度（R）　临界半径（Rg）引力参数（Rg/R）

原子10^-26 kg10^-8 cm10^-51 cm　10^-43

人体　100 kg　1 m　 10^-23 cm　10^-25

山峰? 10^12 kg　1 km　? 10^-51 cm　10^-13

地球? 10^25 kg10^4 km　1 cm　? 10^-9

太阳? 10^30 kg＝1 m0 10^6 km? 1 km?10^-6

白矮星1 m0　10^4 km? 1 km?10^-4

中子星1 m0　10 km　? 1 km?10^-1

星系1 ^14 m0　? 10^5 光年10^-2 光年10^-7

宇宙（闭合）1 ^23 m0　? 10^10 光年　 10^10 光年1（？）

引力参数是物体致密度的量度。引力参数越接近于1，物体就越接近于黑洞状态。由上表也可看出，如果我们的宇宙是闭合的，那么我们的宇宙很可能就是一个超巨型的黑洞。

1923年，伯克霍夫证明，在太阳系中，如果把太阳用一个与太阳同质量的黑洞代替，太阳系的几何不会发生变化，各个行星、彗星等大小天体仍然会围绕这个黑洞正常运行，只是太阳系没有了光明。

毫无疑问，黑洞会吞噬其周围的物质，使自身质量升高，体积变大，其半径和表面积随之变大，其视界也会变大。但随着质量的增加，其内部温度和致密度会下降。不管这个黑洞变得多大，其视界始终是存在的。其“真面目”不会显露出来。不过黑洞越大，其视界附近的潮汐力就越小，就越是可以接近它，倒是可以“近距离”地观察黑洞。

但原子核尺度的微型黑洞则不然。按照霍金的计算，原子核尺度的微型黑洞存在量子蒸发现象（大型黑洞同相存在量子蒸发现象，只是与其吸取的质量相比，蒸发微不足道而已），通过量子蒸发，黑洞质量会越来越小，视界也会跟着越来越小。当其质量减少到不能维持其视界的存在时，即表面逃逸速度小球光速时，内部能量大量涌出，发生爆炸。这个微型黑洞也就会在一团光与热中不复存在了。　

参考资料：

《黑洞》，作者：（法）约翰－彼埃尔·卢米涅

说他是一个点，是为了突出它的密度之大。黑洞的描述是：一个质量极大，体积极小，密度极大的物体。黑洞是一个点，一个奇点。

质量越大的物体，引力越大，同时，其周围的空间扭曲就越大。

一些是人造的，黑洞之所以是黑洞，是因为其周围的光也因为空间的扭曲，折回到了黑洞内部。一些炫丽的图画是为了让读者理解黑洞在吸收其他天体。

说他是点也好，球也好，黑洞都在从四面八方吸收，只不过是自传把它拉得相个面。点是没有体积的，但在宇宙当中，一个小小的球也可以忽视其体积。

不管怎么说，找到一种方法你能理解就好。

祝，新年快乐！

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