什么是引力坍塌?

发布网友发布时间：2022-05-08 10:43

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热心网友时间：2023-12-30 22:37

所谓引力坍塌，也有种说法叫引力坍缩，是指当天体（一般指恒星，有时也拿来描述整个宇宙的前景）内部物质之间的斥力不足以抗衡引力的时候发生的物质相核心聚集的现象。

这里以恒星为例说吧。我们知道具有质量的物体之间就会有引力作用，而恒星具有非常大的质量，其引力极大的。那为什么它没有向中心聚集呢？这是因为恒星在大量的聚变反应下，其温度极高（温度是物体内微观粒子热运动的宏观表现），由热运动引起的斥力（其实这个斥力可以理解为由微观粒子之间的碰撞引起，热运动越剧烈碰撞越强烈则斥力越大）平衡了引力。当恒星的核燃料耗尽，温度降低，热运动剧烈程度降低，其引起的斥力不足以抗衡引力，于是恒星物质在引力作用下开始向中心聚集，也就是发生了引力坍塌。

当坍塌到一定程度，在巨大的压力之下，电子将脱离原子核，成自由电子。这种自由电子气体将尽可能地占据原子核之间的空隙，从而使单位空间内包含的物质也将大大增多，密度大大提高了。形象地说，这时原子核是“沉浸于”电子中。一般把物质的这种状态叫做“简并态”。简并电子气体压力再次提供了斥力，如果恒星质量不很大，那么这时将再次平衡，形成白矮星。

如果恒星质量更大，那么电子气体压力提供的斥力还是抗衡不了引力，还会继续坍塌，原子被挤压崩溃，物质以中子态存在，这时不相容原理其作用（任何两个费米子不能具有完全相同的量子态），再次提供了斥力。这个斥力如平衡掉引力，那么形成了中子星（密度大约为1亿吨每立方厘米）。

如果恒星的质量超过了强得拉塞卡极限（太阳质量的大约1.5倍），那么这些斥力都将无法抗衡引力，恒星最终会坍塌成一个黑洞。

而对于整个宇宙，会不会发生引力坍塌目前还不清楚（恒星的引力坍塌一定程度上已经观测到），关于宇宙的未来一般有三种推测，无限膨胀下去，膨胀到一定程度平衡，或者最终发生引力坍塌。