既然黑洞是一个奇点,那么黑洞的体积应该怎么测算?
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发布时间：2022-07-27 20:10
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时间：2023-10-29 19:14
黑洞是宇宙中客观存在的一种天体，黑洞的体积有大有小。
最小的黑洞小到瞬间就能被蒸发殆尽，而大的黑洞则可以主导整个星系的运行。每一个星系的中心都存在着一个星系级的黑洞，它依靠自身强大的引力来使周围的物质高速运转，而这些物质又带动外围的天体运行起来，以此类推，一个星系便开始了有序的运行。
宇宙中黑洞的体积有大有小，但是这里所说的体积实际上并不是黑洞的实体，而指的是黑洞视界的体积。黑洞拥有极强的引力，所以在黑洞附近的一定范围内，逃逸速度超越了光速，包括光在内的所有物质都无法逃逸而出，这就构成了一个不可见的绝对“黑域”，这个“黑域”的边缘就被我们称之为视界，在黑洞视界之外，逃逸速度小于光速，所以便可见了。
黑洞的实体
通常认为黑洞的实体就是奇点，奇点是一个密度无限大而体积无限小的点，拥有极强的引力。那么这个奇点有多小呢？不同大小的黑洞，其内部的奇点大小是否都相同呢？由于黑洞世界内部是完全不可见的，所以没有人能够真正观察到奇点的大小，但我们可以通过推论和分析得到答案。
黑洞是恒星生命结束之后的产物，而根据恒星质量大小的不同，除了黑洞以外，燃烧殆尽的恒星还可能坍缩成为白矮星或者中子星。一般认为，质量在太阳质量8倍以下的恒星会坍缩成为白矮星，白矮星是一种极为致密的天体，引力和密度都很高，所以恒星坍缩为白矮星之后，体积会大幅缩小，缩小的幅度约为原来的30万分之一。也就是说像太阳一般的恒星坍缩为白矮星后，会变得和地球差不多大小。
白矮星小，中子星更小，地球的平均直径约为12756公里，而一颗质量在太阳质量三倍左右的中子星的大小却只有十几公里。
这是因为中子星的质量更大，所以引力也就更大，在强大引力的作用下，恒星物质会不断向内坍缩，在这样强大的引力之下，原子也无法独立存在，原子核会被压碎，核外电子会进入核内，与核内的质子结合形成中子，中子星就是一颗完全由中子星物质所构成的致密天体，所以它的体积更小。
而黑洞的质量要比中子星大得多，一般认为一颗在太阳质量30倍以上的恒星会最终坍缩为黑洞，在黑洞强大的引力作用下，不仅原子不可能存在，就连中子也不可能存在，没有任何力量可以阻止进入黑洞内部的物质不断向内坍缩挤压，所以作为黑洞的实体，奇点的体积也会被不断压缩。
毫无疑问，构成黑洞奇点的物质只可能以一种形式存在，那就是基本粒子。
但这并不意味着所有黑洞的奇点都拥有相同的大小。奇点是一个点，关于这个点，应该怎样去理解呢？用笔在纸上点一下，就会出现一个点，而这个点其实是很大的，它包含了不可计数的分子量，而构成黑洞奇点的物质却是基本粒子，所以奇点要比我们通常所理解的点还要小，而质量越大的黑洞，它奇点的体积也就会越小，甚至可能有些星系级黑洞，奇点的体积与基本粒子是相等的。
不过我们也必须清楚，这种推论只是在现有的物理法则下做出的，而在奇点内部，物理法则很可能是失效的。那么是不是所有被黑洞吞噬的物质都会最终归于这个奇点呢？
进入黑洞的物质
物质一旦进入黑洞内部，便不可见了，而这些进入黑洞的物质会继续向黑洞中心靠近，融入奇点之中，不断向中心坍缩。但这只是针对黑洞的时间尺度来说的，对于我们而言，这些进入黑洞的物质几乎永远停留在了黑洞视界的内部边缘。为什么呢？因为狭义相对论效应。
一个物体周围的引力越强大，它的时间流逝速度就越慢，比如导航卫星所受的引力作用要明显小于地面，所以卫星上时间流逝的速度就会比地球表面快，所以必须不断对二者进行时间校对，否则便无法实现精确导航。而黑洞视界内部的引力是极为强大的，强大到连光速也无法逃脱，所以黑洞视界内部的时间流逝速度必然是极度缓慢的，相对于我们而言，甚至可以说是完全静止的。
