引力是自然界四种基本力中最弱的，为什么还能把物质压缩成黑洞？

发布者：穿越激流的人 2023-6-26 15:05

自然界存在着四种基本作用力，分别是强力，弱力，电磁力和引力。四种作用力当中，强力是最强的作用力，它能够把质子中的三个夸克牢牢地结合在一起，同时把原子核中的中子质子结合起来。

如果我们要把原子核分开或者融合在一起，就需要对抗强大的强力作用，那么该怎么做呢？

第一种方法，通过大型强子对撞机，将两束微观粒子加速到接近光速，然后让其对撞，这样就能把原子核分开，从而结合成新的原子核，新的物质。

第二种方法，也是大自然不断创造新物质的方法，那就是核聚变。在极端高温高压下，电子会成为自由电子，而核子会发生融合，从而创造出新物质。

能够看出，束缚核子的强力是非常强大的，强力的作用范围也只在原子层面，只有在大约10的-15次方米范围内才起作用。

下面说说弱力。弱力的作用距离更短，只是在中微子，夸克和电子等层面才能发挥作用，同样是在微观世界。

目前我们并不能直接看到弱力的存在，不过可以肯定的是弱力制约着放射性现象，比如说我们经常提到的X射线，γ射线中的粒子，就是依靠弱力从原子核内部抛射产生的。

而电磁力对于我们来讲更为常见，因为电磁力在我们身边无处不在，它主要在带电粒子之间发挥作用。

物理学上来讲，电磁力是通过光子这种玻色子作为载体交换产生的，也就是说，电磁力是通过光子传播的，不过这里的光子并不是我们通常所说的光，而是虚拟的“光子”，由于是虚拟的，我们无法直接探测到。

在我们生活中，电磁力无处不在，除了引力之外的其他所有力，都是电磁力，比如说机械力，摩擦力，弹力，压力，声波等本质上都是电磁力，只是电磁力的不同表现形式而已。

最后来说一下引力。

几百年前，牛顿提出了著名的万有引力定律，告诉了我们万物之间都有引力。

虽然引力无处不在，任何事物之间都存在引力，但它却是四种基本作用力中最弱的力。举个通俗的理解就知道了。我们可以轻松举起一个10公斤重的物体，其实这个过程就是在对抗整个地球的引力。

所以说，引力是相当弱的一种力，尤其是在微观层面，引力相对于其他三种基本作用力，几乎是可以忽略不计的。比如说，在原子核内部，中子与质子之间同样存在引力，但相比较中子和质子之间的强力，引力完全可以忽略不计，科学家们在分析质子和中子的相关物理量时，也不会考虑引力的影响。

引力到底有多弱呢？如果强力的强度是1，那么引力的强度只有10的-39次方！完全不是一个数量级的。

但是，虽然引力的强度非常弱，但它也有自己明显的优点：作用范围非常广。理论上，引力的作用范围可以延伸到无限远的地方，同时还能无限叠加，不同的事物对其他事物的引力作用可以叠加作用在一起。

同时，引力的大小与质量息息相关，只要在一定的时空内质量不断增加，引力也会无限增强。

而黑洞正是在这种背景下产生的。想象一下，任何物体只要浓缩到足够小的空间，坍缩到无限小的奇点，那么在史瓦西半径内，引力就会变得无限大，这时的引力就变成最强的力。质量会把时空曲率拉伸到无限大，事实上这时候物质就已经坍缩为黑洞了，任何靠近史瓦西半径的物体都会被无情地吞噬，哪怕是光也不例外。

我们通常所说的黑洞指的是恒星类黑洞，顾名思义，就是大质量恒星在燃料耗尽之后，恒星宣告死亡，于是在引力作用下，无限向内坍缩而形成的。

恒星的生命周期内，两种力量一直保持着平衡，它们分别是向内的万有引力和向外的由核聚变产生的外推力。

而当恒星的燃料耗尽之后，核聚变戛然而止，就没有了外推力与引力保持平衡，于是引力开始变得肆无忌惮，物质急剧向内坍缩，形成密度更高的天体，比如说白矮星，中子星，甚至黑洞。

黑洞之间也会发生合并，形成更大的黑洞。两个黑洞相遇时，通常会围绕彼此相互旋转，就像两颗恒星那样，一般都非常稳定。不过某些外部因素的影响会改变运行轨道，两个黑洞会发生碰撞然后融合在一起，成为更大的黑洞。

可以看出，通常情况下，引力确实非常微弱，尤其是与其他三种基本作用力相比，更是微乎其微。

但是当大量的物质聚集在一起，聚集在非常小的时空里面时，引力就会变得非常大。因为根据爱因斯坦的广义相对论，引力的本质就是时空弯曲。当一定的物质聚集在自己的史瓦西半径内时，就会无限拉伸时空，时空结构的曲率会变得无限大，于是任何物质哪怕是光也逃脱不了无限弯曲的时空结构。

所以，尽管引力相对很小，但它的作用距离可以无限小同时可以无限叠加，所以只要质量足够大，同时质量聚集的范围足够小，就能产生足够强大的引力，让任何物质都可以坍缩为黑洞！

黑洞 地球 核聚变 物理 阿尔伯特·爱因斯坦 现在你最想逃离什么

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