引力有限大的星體如何坍縮成引力無限大的黑洞?

時間 2021-05-29 23:04:15

1樓:Bright Summer

p.s.本回答盡量避開「引力場」這類高難度東西,因此可能說起來並不嚴謹,見諒。

想知道為什麼,我們要知道牛頓萬有引力定律「剝皮法則」(殼層定理)

牛頓萬有引力定律:

也就是說,乙個物體受到另乙個物體的引力僅和兩個物體的質量、兩個物體的距離有關。並且,距離越大引力越小

有人認為:在乙個物體的質心的另乙個物體,此時 ,引力不就是無窮大了嗎?

並不!包含的物體,它們之間的引力就不能那麼算了,我們需要用到剝皮法則(殼層定理)

簡單來說:

綠物體受到的引力只需考慮為橙色球對綠物體的吸引。

為什麼呢?具體的證明很複雜,證明的是黑色天體除去橙色球的部分對綠物體的引力為0,這樣就只需考慮橙色球隊綠物體的吸引了。

證明那麼,球內和球表面,受到的重力那個大呢?

設橙色球半徑為 ,考慮一下橙色球的質量: (球體質量和體積成正比(密度一定),同時球體體積半徑的三次方成正比(體積公式可知))

因此 同時

我們看到, 多了乙個因式

而且 ,所以

所以 。證畢!

接下來考慮一下:

它們受到的引力中, 比 小(已證), 比 小(距離越大引力越小)

因此,在天體表面的 受到的引力最大。

剛才我們證明了,天體表面的物體受到的引力最大。要想使相等質量的天體的表面引力最大,就要減小從天體表面到質心的距離,也就是縮小天體的體積(增大天體的密度)

恆星原來的體積大,坍縮成等質量黑洞後的體積小(如果你願意,體積可以取事件視界的體積(半徑為史瓦西半徑 的球體的體積),或者取無窮小(如果你真的想要考慮奇點)),因此黑洞的表面引力最大,而我們的觀察角度一般選擇在距離星體表面很小的距離,感覺起來,黑洞的引力就好像比恆星大似的。

2樓:anyuds

黑洞的引力並不是無限大。是和它的質量相匹配的。任何質量都能算出乙個史瓦西半徑,哪怕的幾公斤的東西也有史瓦西半徑。

當質量都聚集在史瓦西半徑內,就可以認為這是乙個黑洞了,裡面有乙個奇點,落入其中的光就無法逃脫了。

但是這個黑洞的引力大小還是它自身質量對應的。

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