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距離黑洞最近的是什麼地球

圖文 更新时间:2025-01-29 07:18:04

地球中心的重力為零。同樣的論點不也适用于黑洞的中心嗎?也就是說,根據這個論點,不應該有奇點,因為質量均勻地分布在黑洞的中心周圍。

有少數人認為,随着超大質量天體的形成,質量會遷移成為視界所在地方的球殼。

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我想評論一下這裡所有關于空心物體内部重力的答案,它們都有些誤導。在質量均勻的球殼内,重力加速度處處為零,而不僅僅是在中心。這就是牛頓殼層定理。

但是,殼層中的任何不均勻性都會導緻向外吸引内部對象的殼。

當我試圖用離散的質量元素在計算機程序中模拟物體在空間中的分布時,我意外地發現了這個結果。即使有幾千個質量元素,效果也很明顯,而且與粒度成正比,所以我研究了一下。

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當本應是黑洞的東西開始形成時,事件視界上的時間膨脹變得極端,因此其上方的物體實際上就好像被凍結在那裡。如果它們出現在地平線上,假設是由于熵的原因,它們會被均勻地“均勻化”,但實際上它們不會在我們感興趣的任何時間段内出現。所以可能會有一些不均勻性,特别是對于一個由落入的恒星形成的非常大的黑洞來說。

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所以這個洞是靜止的,沒有完全成型,可能有一個凹凸不平的外殼。這可能會将中心物質向外吸引,将物體排空,因此它就好像是一個真正的“洞”。

這意味着如果它周圍的質量不均勻,就可能沒有奇點。

就此你可能會以為你終于弄明白了什麼,然而實際上你永遠也不會知道的是……

地球中心沒有重力嗎?實驗表明并非如此。如果我們取一個質量相等的完美球體,但中心是空心的,那麼這個物體的中心所受的力會是多少呢?如果得出的結論是這個物體是失重的(沒有淨重力),那麼問題是:為什麼?是因為有一股力量把它推到了中心嗎?或者是因為有一種力量把它拉向中心?如果重力把它推到中心,那麼在表面,我們應該被推離表面,但這不會發生,所以在中心,它不會被推到中心。

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因此,必須假設位于中心的物體被拉向中心。為什麼這麼說?假設球體直徑為1000英裡,中心的空洞直徑為100英裡(半徑50英裡)。位于中心的物體放置在距中心40英裡半徑處。那麼它所受的力是什麼呢?在一個方向上,它距離一個表面(内表面)10英裡。在另一個方向,它距離一個表面90英裡。90英裡外的表面産生的引力怎麼會大于10英裡外的表面産生的引力呢?

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為了将物體從10英裡外的表面拉到90英裡外的表面,需要90英裡處的表面有更大的引力,因為物體是被拉的,而不是被推的。假設整個球體的密度是相等的,那麼是什麼現象導緻90英裡外的表面比10英裡外的表面表現出更大的拉力呢?這個答案是,90英裡外的表面有較弱的拉力,因此物體會被拉向10英裡外的表面。

驗證這一觀察結果的一個實驗是基于下面這個原理的。就像物體被重力吸引一樣,鋼材也會被磁鐵所吸引。鋼材不會被磁鐵上的磁極偏向,會被吸引到任何一個磁極上。因此,我們可以将引力原理應用于鋼的磁引力原理,以了解引力是如何表現的。如果我們拿一個環形磁鐵,就相當于把假想的球體切成一個扁平的環。朝向内表面的力仍會産生相同的反應,隻是淨拉力将主要沿x和y軸,而不是沿x、y和z軸。

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如果我們拿一個鋼制的物體,把它放在環形磁鐵的中心,該物體會被拉到中心,還是被拉向内表面?它總是朝向内表面,而不是朝向中心。這就是我們了解天球中心發生的事情的一條線索。

這是唯一驗證的實驗嗎?不是的。我們可以把高粘度的流體放在失重的大氣中,當氣泡被引入時,它内部的微重力發揮作用。如果傾向于流體的核心是最稠密的,那麼它将迫使氣泡出來,因為空氣的密度較低。為此,我們所要做的就隻是去YouTube上觀看在太空中制作三明治的過程:

注意蜂蜜容器中的氣泡發生了什麼:它總是遷移到罐子的中心。如果蜂蜜的微重力會迫使它偏離中心,這又怎麼可能呢?

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地下引力的行為與人們所認為的大不相同,也更符合邏輯。讓我們回到最初的球體。如果中心的物體被吸引到内表面,那麼這是否說明在多深的時候它都不會被拉向外部了嗎?

要回答這個問題,我們得回到球體是由無限數量的殼層組成的想法。在本例中,我們從兩個角度看外殼。朝向球體中心的殼的淨質量和朝向球體外部的殼的淨質量。物體不再從中心向外拉的點是殼體朝向内部的質量等于朝向外部的殼體質量的點。在給定的模型中,密度從頭到尾都是相等的,所以我們可以直接從面積計算開始。球體的總面積為:

A=(4*PI*250,000)-(4*PI*2,500)=3,110,177立方英裡

外部質量和内部質量相等的殼體是指每個殼體有1,555,088立方英裡的面積。計算我們擁有的内部面積:

(4 * PI * r^2) - (4 * PI * 2,500) = 1,555,088

12.566 * r^2 = 1,555,088 - 31,416

r^2 = 1,523,672 / 12.566

r = sqrt(121,254) = 348 英裡

由于球體的半徑是500英裡(直徑1000英裡),這意味着來自表面的引力隻會延伸到低于表面152英裡(半徑348英裡)的殼體上。任何進一步的深度都會産生朝向球體外部的淨力。

現在讓我們把這個理論應用于太空中的蜂蜜罐子。為什麼氣泡會遷移到中心?因為塑料瓶的微重力和蜂蜜的微重力使瓶子中心的密度最小。

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如果我們在原始球體半徑從358英裡到338英裡半徑的球殼中留下一個空洞,會發生什麼呢?它基本上是一個球體内的球體,但如果将一個物體放置在半徑為348英裡的殼體上,又會發生什麼呢?那麼朝向表面的質量就等于朝向中心的質量,所以它會懸浮。但是,如果存在任何偏移量,無論是朝哪個方向,它都會再次被拉向距離它最近的曲面。換句話說,隻有在非常嚴格的公差下,物體才能因重力而懸浮。重力會把物體拉向它,而不是把它們推開。

因此,這就引出了另一個觀察結果:黑洞不可能像假設的那樣存在,因為内部引力的行為并不像理論上的那樣,所以它們不會被創造出來。這使原來的問題變得棘手起來。

作者: quora

FY: 羅導

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