四种作用力中最弱的引力，为何能坍缩出宇宙无敌的黑洞？

Posted 2023-03-30

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了四种作用力中最弱的引力，为何能坍缩出宇宙无敌的黑洞？相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

关于黑洞一直都是一个热门话题，从爱因斯坦在相对论中预言黑洞的存在之后，到去年人类第一次拍到黑洞照片，时隔百年，终于揭开了黑洞的真面目。

黑洞是宇宙中最特殊的天体，因为它体积无限小，引力却无限大，连光也无法逃脱。所以黑洞的事件视界内是一片漆黑。但我们可以通过它周围明亮的吸积盘来间接确定它的存在，黑洞依靠的强大引力，为什么却说它是四大基本作用力中最弱的？

四种基本力分别是引力、弱核力、强核力和电磁力。

强核力

听名字应该能看出来它是世界上已知的力中最强的一种，能够把构成质子和中子的夸克结合在一起，也能把原子核中的质子和中子结合在一起。如果用我们的技术把一个原子粉碎，或者把原子核分开或融合，目前只有两种办法.

第一种是在大型强子对撞机里，将两束粒子按相反的方向加速到接近光速，让其对撞从而敲开原子的外壳，这样，两个核子就能够融合成一个新的物质.

第二种就必须要通过核聚变，让其在高温或极高压的状态下，使核外电子成为自由电子，让不同的核子融合在一起，以此来创造出新的物质.

由此可以看出强核力具很大的能量。最重要的是强核力只作用在原子层面，通过资料调查显示，它们之间的距离必须在10^-15米以内，或者大约在质子直径的范围内才能起作用。

弱核力

其作用距离是最短的，并且只在电子、夸克层子、中微子等费米子层面才能发生作用，它的主导地位只在微观世界。虽然目前人类还不能直观看到它们的存在，但是它们却制约着放射性一类的现象，就比如在我们世界中普遍存在的X射线、α、β、γ射线中的粒子，就是靠弱核力从原子核内部把它们抛射出来的，在核聚变反应中弱核力也发挥着不可缺少的作用。

电磁力

主要是在带电粒子之间起作用。可以这样理解，相反的电荷相互吸引，同种电荷则会相互排斥，电荷越大，而力也就越大，电磁力其实是通过一种叫做光子的无质量、有载力的玻色子作为交换而产生的，其中光子是光的粒子组成成分，但在带电粒子间交换的带力光子是光子的不同表现形式，因此它们是虚拟的，根本无法探测到的。

实际上电磁力在我们生活中也起到至关重要的作用，从原子和核外电子的运行规律，到电波、摩擦力、机械力、声波等等这些都只不过是电磁作用力的外在表现形式而已，换句话来说，如果世界上没有电磁作用力的存在，那么我们人类就无法看到电闪雷鸣、飞机火箭、高铁汽车等等。

引力

简单来说就是两个具有质量的物体之间的相互吸引。牛顿是最先提出万有引力的，他认为引力可以描述成两个物质之间的吸引力，但是爱因斯坦却持相反的态度，从广义相对论中就可以看出，他主张引力不是一种力，而是物体弯曲时空的结果。

虽然现如今的宇宙天体运行都受到万有引力的制约，但很明显它是已知的基本力中最弱的一个，尤其是在分子和原子尺度上，如果把一个物体从地上提起来或往上运动，其实是抵消整个地球的引力，并且在分子和原子水平上，引力相对于其他几个的基本力来说是几乎没有任何影响的。

但万有引力的存在的存在也是有非常大的用处，与其他的基本力作用范围不同，因为它的作用范围可以延伸到无限远并且还能够无限叠加，而且其强度和质量的分布有着密切的联系。换句话来说就是只要在一定的空间内不断增加质量，引力的强度也就能够无限增加。

因此可以毫不夸张的说是万有引力造就了恒星、中子星、黑洞等等，试想一下，如果一个物体能够浓缩到自己质量的史瓦西半径中时，那么最弱的引力就会变成最强的力，无限曲率，并且还能把进入一定范围的一切物质撕碎甚至吞噬掉，即使连光也无法从里面逃逸出来。

黑洞的形成

对于黑洞，构成方式主要包括大质量恒星的演化以及黑洞兼并等等。

大质量恒星的演化大质量恒星的演化一般是黑洞形成的主要方式，首先是由一颗大质量的恒星演化为一颗红巨星时，此时在恒星内部发生的聚变反应会在铁核停止，因为铁元素相当稳定不能参与裂变或聚变，从而没有能量的释放以及向外的辐射压力。

这个时候引力占据上风，同时会导致恒星缓慢向内收缩或者迅速坍塌，由于只有内部只剩下了铁元素，使内部不再具有足够的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡，从而引发恒星坍塌，最终形成黑洞。注意:恒星是否可以演化成黑洞，主要取决于来源的压力能否达到平衡内向的引力，使恒星的坍缩止于某个非常小的体积。

黑洞兼并顾名思义，黑洞兼并，就是两个黑洞合并，形成一个大黑洞。这也发生在大质量恒星演化之后，当大质量恒星演化出黑洞后遇到另一个黑洞，两个大质量恒星演化的黑洞相互旋转，这是就称为二元黑洞，在特定条件下，这两个黑洞才会兼并成一个大黑洞。

但是这种方法形成新黑洞，极其困难，由于两个黑洞相遇的路径不同，以及角动量守恒的影响，当两个黑洞彼此吸引旋转到一定距离时，即1秒差距，两个黑洞便会停滞不前。

引力坍塌

所谓的引力坍塌就是指当天体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。

总结

由于在宇宙中存在着大量的大质量物体，而引力又是一个远程力，当大质量的宇宙体聚集在一起的时候引力也会变得非常大，在广义相对论中，引力的实质是时空弯曲，而黑洞在定义上是一个连光都无法逃脱的极度弯曲的天体。

所以正是由于引力的作用范围可以延伸到无限远并且还能无限叠加，随着质量的增加而增大的特点才使得恒星可以坍塌出黑洞。

参考技术A 万有引力产生的原因(简述):宇宙空间中运行的高能粒子穿越物质(天体或粒子)时，一部分被拦截吸收从而形成弱能量区(爱因斯坦说的时空弯曲)，这种弱能量区就是引力作用范围mV2=E=Mv2(能量转换守恒定律公式)。具体详细阐述请看即将发表的引力假说《元素周期及万有引力产生的原因》一文。参考技术B 因为其他三种作用力能够作用的地方并非是宏观，而是微观，在宏观层面上还是引力最强，所以能够坍缩出黑洞。参考技术C 虽然引力是作用力最弱的，但是它是可以把所有的物体都聚集在一起的。参考技术D 是因为四种作用力中虽然引力作用是最弱的，但是它是一种持续作用力，可以持续的作用在物体上。