黑洞到底是个洞,还是实心球,它的中心是什么构成的?


说来也有趣 。黑洞既不是一个洞 。也不是一个球 。而是一个“点” 。这个点是个奇点 。
先回答一个问题:
黑洞是什么物质构成的?
质量 。电荷 。角动量 。
由广义相对论可知:只要有这三个参数 。就可以完整的描述一个黑洞的所有信息 。

黑洞到底是个洞,还是实心球,它的中心是什么构成的?

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其实在物理学家眼里 。一根铅笔是一个非常复杂的对象 。有几百亿的原子 。每个原子都有原子核和电子 。这些原子核和电子分别要质量自旋能级等很多参数来描述 。从物理上完整描述一根铅笔事实上需要几千亿个参数 。
从物理学上两根一模一样的铅笔需要保证两个铅笔包含相同种类和数量的原子 。而且每个相对位置上的原子的状态也相同 。这种情况在日常完全不会出现 。所以也有名言“没有两片一模一样的树叶” 。
相比之下 。黑洞就简单的多 。任意两个黑洞 。只要自旋 。质量 。电荷量一样 。那么两个黑洞就是完全一样的 。
这个定理叫做黑洞无毛定理:任何黑洞都可以又三个参数(质量 。角动量 。电荷量)来完全描绘 。
黑洞里有什么?
因为黑洞有一个“视界半径” 。在这个半径内 。光子都无法逃离 。所以视界半径内的物质信息完全无法越过这个视界半径 。所以理论上来说 。处于地球上的黑洞外面的我们 。是永远无法看到或者说是探测到黑洞里到底有什么物质的 。
这个视界半径一方面给我们带来了黑洞的神秘感 。另一方面 。也给我们描述黑洞带来了方便 。因为压根无法知道黑洞视界半径以内的任何信息 。内部有什么物质也完全无法影响黑洞外部 。外部能探测到的信息就是引力场对应的质量 。电磁场对应的自旋和电荷 。这些可以探测到的信息也构成了上面所提到的黑洞无毛定理的所有参数 。
如何“看”黑洞?
因为视界半径内的所有物质能量无法逃离黑洞 。所以我们本身是完全无法探测黑洞的 。即使是送入一个探测器 。这个探测器也无法逃离视界半径把探测结果发回地球 。
所以看黑洞只能通过黑洞巨大能量质量产生的物理现象来实现 。
比如引力透镜效应:
黑洞到底是个洞,还是实心球,它的中心是什么构成的?

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还有就是黑洞周围的等离子体会有射电辐射 。所以使用射电望远镜也可以观测黑洞:
黑洞到底是个洞,还是实心球,它的中心是什么构成的?

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因为黑洞的特殊性 。到目前位置还都只是间接观测 。
黑洞“视界半径”里面是否是另外一个世界 。不得而知 。
其他观点:
先说答案:黑洞不是洞 。也不是实心球 。它是一个时空高度扭曲的区域 。下面为您详细解释:
黑洞到底是个洞,还是实心球,它的中心是什么构成的?

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注意一下“洞”这个词 。它实际上指的是物质缺失的地方 。比如、山洞、地洞等等 。如果我们在三维空间坐标系中构建这样一个洞的结构 。那么洞是没有物质的地方 。洞的外面是构成包裹着洞的实体 。这个洞不随着时间的变化而变化 。
黑洞其实恰恰相反 。黑洞本身非但不是物质缺乏的地方 。反而是质量高级聚集的区域 。或者说 。那里存在着质量、密度都极大的物质 。
黑洞到底是个洞,还是实心球,它的中心是什么构成的?

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啥是实心球我们就不说了 。太简单 。在我们看来 。所有的天体都应该是个球 。即使不像球那么圆 。也是各种类似圆球的球 。咱们的月亮、太阳、夜空中的恒星其实都是如此 。包括2019年 。科学家拍摄到了首张黑洞照片 。也是如此 。在黑洞中心有个黑斑 。
因为我们看到的天体就是个“球” 。所以想当然会认为黑洞也是个球 。这犯了经验主义的错误 。在遥远的观察者看黑洞 。它确实是一个球 。但并没有看到黑洞的全貌 。因为我们身处在一个相对平直的发散的时空中 。对视界面内部(黑洞内)只能通过理论预测 。
黑洞视界面内是一个时空高度扭曲的空间 。这里不光是空间是严重扭曲的 。而且距离黑洞中心不同 。其时间流速也不同 。对于黑洞内部的状态 。就不能用三维空间坐标系来描述了 。
三维中间中的铁球 。其内部物质分布不随时间变化 。而黑洞内部即使不考虑空间扭曲 。但物质分布在时间上也是不均匀的 。无法讨论是不是实心的问题 。
黑洞到底是个洞,还是实心球,它的中心是什么构成的?

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