让我们首先探讨一下一立方厘米大小的黑洞所蕴含的巨大力量。

黑洞的本体实际上集中在一个称为奇点的区域,奇点理论上是一个体积无限小的点。



因此,当我们谈论一立方厘米的黑洞时,我们实际上指的是一个与该体积相当的黑洞史瓦西半径的球形体积。依据球体体积计算公式,我们得知一个一立方厘米体积的黑洞,其史瓦西半径约为0.62厘米。而地球的史瓦西半径仅有9毫米左右,因此,这个一立方厘米的黑洞的质量实际上要小于地球。

接下来我们计算一下这样的黑洞到底具有多大的质量。计算黑洞质量需要用到史瓦西半径公式。该公式表示为:



其中R为史瓦西半径,G为引力常数,M为物体的质量,c为光速。如果代入已知的0.62厘米史瓦西半径,我们可以计算出这个黑洞的质量约为4.18x10的24次方千克,相当于地球质量的70%,也即约等于六倍火星的质量,略低于金星的质量。

然而,在实际宇宙中我们还未曾观测到如此小体积的黑洞。

根据理论,宇宙大爆炸时可能产生了许多原始的黑洞,体积极小,但目前尚无观测证据。而我们现在所能观察到的黑洞,大多数是由质量超过太阳40倍以上的大质量恒星在超新星爆炸后形成的,或者由达到奥本海默极限(约3倍太阳质量)的中子星坍缩形成。



因此,目前我们所知的最小黑洞质量也在3倍太阳质量以上。

接下来,我们探讨黑洞的极端性质。

除了极小质量的黑洞(原子质量级)会迅速蒸发外,稍大些的黑洞是无法被饱和的,它们位于宇宙食物链的顶层。通常情况下,只有黑洞能够吞噬恒星,而恒星是无法反过来吞噬黑洞的。哪怕恒星的质量远大于黑洞,如r136a1星,质量高达太阳的300倍,但若遭遇一个三倍太阳质量的黑洞,r136a1也只能被其吞噬。



这源于黑洞的引力极其强大,在史瓦西半径范围内,其时空曲率无穷大。所谓的曲率就是时空的扭曲,而引力便是时空扭曲的表现。在时空扭曲至无限大的情况下,引力变得无法想象的巨大,因此连光也无法逃脱黑洞的视界。这就意味着我们无法直接观测到黑洞,只能通过黑洞的吸积盘在视界边缘的能量释放来间接观察,这个地方我们称之为黑洞的视界。

黑洞的引力同样遵循万有引力定律。

宇宙中的所有物体,包括各种天体,均遵循万有引力定律,即引力的大小与相互作用物体质量的乘积成正比,与距离的平方成反比。这意味着,物体的质量越大,其引力就越大;但随着距离的增大,引力则会按指数级递减。万有引力定律的公式为:



其中F表示引力值,G为引力常数,M和m分别为相互作用的两个物体的质量,r为两物体质心间的距离。

因此,同等质量的黑洞与恒星或其他天体之间的引力是相同的,区别在于黑洞视界的表面与质心的距离极短,而恒星表面与质心的距离则相对较远。根据引力与距离平方成反比的性质,黑洞表现出的引力极为巨大。

以r136a1为例,尽管它的质量是太阳的300倍,但其半径约为2088~2784万千米。而若太阳变成了黑洞,其视界表面与质心的距离则仅有约3000米。若r136a1变成了黑洞,其表面与质心的距离仅为90千米。在这样的距离内,引力几乎是无限的。这正是恒星无法抵御黑洞引力而被其吞噬的原因。

一旦黑洞靠近其他天体,巨大的引潮力将会撕裂一切。



引潮力是指由于物体具有一定的体积,而不同部位在靠近引力源时受到的引力作用不同,导致物体受到的引力不平衡而发生扭曲。尽管月球体积不如地球,且距离地球平均38.4万千米,但它对地球的引潮力产生了巨大的影响,如海潮的涨落、地壳运动和大气环流等。

一个体积约为一立方厘米的黑洞尽管体积小,但质量已接近金星,而月球的质量仅为金星的1/57。如果这样一个黑洞靠近地球,对地球的引潮力作用将远超月球。它将对地球造成潮汐瓦解,这是黑洞吞噬天体的典型过程。

所谓潮汐瓦解是指在黑洞的巨大引潮力作用下,天体受到极端扭曲,并被一点点撕裂,随后这些碎片被黑洞的吸食。有人比喻,当一个人接近黑洞时,如果他的脚部朝向黑洞,引力对于人的脚部和头部的差距巨大,会像拉扯牛皮糖般将人拉长,脚部可能已细如发丝,而头部却安然无恙。可以想象,此人看到自己被拉长成100千米的身躯在黑洞的吸积盘旁卷曲是何等恐惧的场面。

实际上,潮汐力和黑洞吸积盘巨大的角动量会将任何物体撕成碎片,在超高速旋转中被粉碎为基本粒子,释放出耀眼的光芒和高能射线。

接下来,让我们探讨厘米级黑洞靠近地球并撕碎地球的过程。

根据引力定律,这个史瓦西半径为0.62厘米的黑洞,其对地球的引力相当于金星与地球接近时的引力。如果真是金星靠近地球,当距离地球约8189公里时,金星将因地球的引潮力而瓦解。

然而,对于这个黑洞,它当然不会瓦解,反而是地球将遭受解体的命运。当黑洞距离地球约5000千米时,它的力量相当于地球与金星相撞的威力,届时地球将遭受全球性的地质灾难,所有生命将不复存在。

随着黑洞与地球的引力拉扯,黑洞逐渐靠近地球,两个天体围绕一个共同质心旋转。黑洞的引潮力对地球造成全面的潮汐瓦解,靠近黑洞的地球表面不断被撕裂并掀起,成为黑洞超高速旋转的炽热吸积盘,发出耀眼的光芒和高能射线,以一种摧毁一切的姿态蚕食地球。



在这种情况下,所有生物都将灭亡,地球很快变成一个混乱的死球。这个黑洞则慢慢享用这顿宇宙大餐。黑洞进食的速度因体积而异,体积越小的黑洞进食速度越慢。像这样一个厘米级的黑洞,若要完全吞噬地球,可能需要亿万年的时间。在吃完地球之后,黑洞的质量将增至1.7倍地球大,其史瓦西半径也将增至1.52厘米。

这个厘米级黑洞在太阳系的最终命运。

在吃完地球后,太阳系内将存在一个质量为1.7倍地球的黑洞,这个黑洞的引力扰动将严重影响其他行星的运行,特别是金星和火星的运行轨道。太阳系的行星运行将变得紊乱,最终可能出现两种情况:



一种是这个黑洞在混乱中趁机逐一吞噬其他行星,甚至最终将太阳也吞噬,从而成为整个太阳系的主宰。经过漫长的时间,这个黑洞将成长为一个史瓦西半径约3000米的庞然大物。然而,这种情形可能需要数百亿年才能实现。随着黑洞体积的增大,它吞噬的速度也会逐渐加快。

第二种情况则是,这颗黑洞在经过与各大行星的轨道共振后,与其他天体的运行关系得到重新排列,并最终稳定下来。从此,这个黑洞成为太阳系的新成员,一个看不见的、质量为1.7倍地球的黑洞替代了地球的轨道位置。这颗黑洞继续围绕太阳公转,直到太阳系的终结。

ad1 webp
ad2 webp
ad1 webp
ad2 webp