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已知普朗克体积相当于10的负99次方立方厘米,能算出它的最小质量吗

时间: 2022-07-08 13:00:37 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 91次

已知普朗克体积相当于10的负99次方立方厘米,能算出它的最小质量吗

理论上黑洞的质量应该达到多少

普朗克质量即为最小黑洞质量,数值为21.7651 ± 0.0013 微克。
黑洞的定义是光线无法逃脱,已知质量后,可以根据逃逸公式计算出半径,这个半径就是史瓦西半径。
同一质量下的天体,其半径小于史瓦西半径,即是黑洞。
稳定存在的黑洞需要其半径达到一定程度,而微型黑洞通常会因为霍金辐射而快速蒸发。
你问理论上黑洞质量应该达到多少,那么就是普朗克质量。如果是问稳定存在的黑洞质量应该达到多少,这个没有定数,比如说你认为它在没有吞噬的情况下能存在一万年即是稳定,那么你可以通过霍金辐射公式计算它单位时间的“蒸发”量,然后推导质量。
没有理论上的最小黑洞。

但有“理论上由恒星形成的黑洞”其质量最小不能小于3倍太阳质量(即奥本海默极限)。
由于黑洞的大小只与质量有关,不同的质量就有不同的引力半径。
只要一个物体的所有质量都集中在引力半径范围以内即是黑洞。比如地球的引力半径为0.9毫米,假若地球的质量都集中在内,地球也是一个黑洞。当然,小质量的黑洞蒸发速度很快,有的(不足微克的)甚至不到亿分之一秒,所以过小黑洞的存在就失去了意义。但理论上确实没有黑洞质量的最低极限值,除了0
同样,理论上黑洞没有质量上限。
理论上最大的黑洞极限能到霍金辐射导致的蒸发速度等于光速为止。视界半径还是直径为10的1503次方光年,质量不知道。
银河系中最小黑洞的质量大小,和银河系中心黑洞质量大小有关,如果银河系中心的黑洞质量是的7.40E+36kg,那么银河系中的最小黑洞的质量就是太阳质量的3.835倍。不能稳定存在的黑洞都是传说。
最小黑洞质量是太阳10到20倍,最大黑洞质量是太阳400亿倍。

空间长度和时间间隔下限,即普朗克长度10的负35次冥、普朗克时间10的负43次冥是怎样测出来的?

普朗克长度由引力常数、光速和普朗克常数的相对数值决定,它大致等于10的-35次方米,是一个质子大小的10的20次方分之一。
普朗克时间=普朗克长度/光速

普朗克长度为10的-35次方米。普朗克时间为10的-43次方秒。

黑洞的密度极限是多少?

作为封闭体系的天体,其演化是一个密度逐渐增大的过程。最终,物极必反,以大爆炸的形式解体,还原为离散的形态。因此,天体演化的本质,就是不断地增加密度来抵抗引力的作用。

于是,普通的天体如行星是由分子构成的,恒星是由原子构成的,白矮星是靠电子的运动来抵抗引力的。而中子星,顾名思义是由中子构成的。如果天体的密度进一步地增大,则中子会被压碎,还原为不可再分的最小粒子。该粒子就是由普朗克常数h定义和定量的量子,具有本征质量和半径。

正是由于物质因挤压而还原为最小粒子,才使天体密度的增大达到了极限。此时的天体密度之大,即便是光子也无法逃脱。由此,该天体被命名为黑洞。所以,黑洞与其他天体不同,其是由能量构成的,是能量的耗散结构,即能量的聚集。因此,黑洞密度的极限就是量子之间的距离趋近于零,即相当于量子体积的倒数。

由于量子的体积很小,且具有不可再分的特性。因此,我们可以将量子视为弹性碰撞的实体粒子。于是,根据气体半径的公式,我们只要知道空间量子的自由程和量子空间的密度,就可以计算出量子的半径,从而得到黑洞密度的上限。这相当于我们在集市中穿行,只要知道平均走多远会撞上人,且知道集市人群的密度,就可以大致计算出人的体积。

根据微波背景辐射绝对温度2.7k和热力学能量公式,计算出空间量子的能量。由普朗克常数h除以该能量,就等于空间量子的弛豫时间即频率的倒数,为3.6x10-12秒。由弛豫时间乘以光速就得到了空间量子的自由程约为0.1厘米。

由于强相互作用的范围很窄,其是空间量子间距附近密度极大变化的产物。因此,空间量子的间距近似为最小原子核的半径,约为3x10-12厘米。此间距立方的倒数就是量子空间的密度,约为每立方厘米含有4x10的40次方个量子。

于是,我们把量子的自由程和量子空间的密度代入公式,就计算出了量子的半径,约为3x10-21厘米。于是,量子半径立方的倒数就是黑洞所含量子的密度上限,约为每立方厘米含有10的62次方个量子。该密度比目前的量子空间密度,高出了22个数量级。

实际上,我们的宇宙在大爆炸之初,其内部只有量子,是量子的等离子体。因此,黑洞密度的上限也是宇宙的密度最大值。宇宙、黑洞和基本粒子都是由作为最小粒子的量子构成的,都是能量的耗散结构,它们属于同一层次的物质。

从目前科学家的观测和计算的结果发现,黑洞的密度极限大概是水的密度,黑洞的体积越大,它的密度就会越小。黑洞的史瓦西半价和质量成正比。
因为黑洞理论描述黑洞本身,就是一个体积无限小,密度无限大,曲率无限大,热度无限高的奇点和周围一片空空如也的天区。何况黑洞的生成是有条件的,要比太阳大30倍的恒星死亡才能生成黑洞。由于黑洞奇点体积无限小,密度和曲率无限大,就不是密度极限多少可以衡量的了
这个我们还是无从知道的,相信它的密度极限是非常大的,毕竟黑洞的危害是很强的。

最小的空间单位如果是普朗克长度10^-33厘米的话,那最小的时间单位是什么?

普朗克时间
所谓的普朗克时间,是指时间量子间的最小间隔,即普朗克时间,为10E-43秒.没有比这更短的时间存在.

原子里有时空吗?它们是怎样的存在?

原子里有时空,但原子中的量子时空和我们的宏观时空是截然不同的。宏观时空是平滑和连续的。而微观量子时空由于尺度过于微小,会呈现出不连续和离散的状态。

目前对原子时空能作出合理解释的理论就是环圈量子重力理论。该理论预测空间由独立的体积元组成,体积元以普朗克长度的立方为单位(10的负99次方立方公分)。每立方公分的空间里就有10的99次方个空间量子,空间量子之微小以至于现有科技手段对它已无法测量。

那么量子时空是不是就是空间量子的简单堆砌呢?事实没那么简单,量子世界是无限变化的,动态的。在原子内部时空是与粒子运动,场能变化共存的。粒子的自旋引起的引力变化和能量变迁都会造成微观时空的扭曲。

1970年英国牛津大学的彭若斯在自旋量变化的基础上提出了"自旋网络″理论。自旋网络以点、线的二维图形变化来表示量子体积元的动态变化,以自旋沫加时间维度形成的转折节点"步″来描述量子时间的变化,每进一步,自旋网络就会重新排列一次。如此一来,原子量子空间就如同横面切片一样,离散而不连续。量子时间则如同时钟滴答声一样,一个一个分开。在自旋沫中每个量子"步″发生的位置,就有一个"时钟″在此滴答一声。因此原子里的时空石不连续的,是一种离散的存在。

环圈量子重力理论在21世纪更是获得了重大进展,2021年左右,加拿大圆周理论物理研究院的托马斯·提曼教授已导出自旋网络步进的精确量子或然率,整个理论计算体系得以确立。

运用此理论已验证了著名的柏肯斯坦黑洞熵预言,重现了霍金对黑洞辐射的预测并加以精细计算。所以环圈量子重力理论将成为解开量子奥秘的重要工具。

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