黑洞是目前宇宙中已知的引力最大的一种天体,黑洞的引力是因为其强大的质量,由于黑洞是通过大质量恒星超新星爆炸而形成的,这导致黑洞的质量也是很大的,再加上黑洞会不断的吸收周围的物质,所以黑洞的质量一直处于不断的增加之中,提起质量,往往我们会想到另外一个物理量:体积,通常来说,我们讲的黑洞的体积是指的黑洞事件视野的大小,事件视野是指:黑洞会将光吸收进去,所以在黑洞外围会形成一个光线无法逃逸的界限,也就是黑洞的光能传播的最远距离,由于事件视野的阻碍,所以我们无法观测到黑洞内部的真实情况,那么事件视野内的黑洞实体究竟是有多大呢?
目前主流的物理理论认为黑洞的实体应该是一个奇点,奇点代表着什么呢?这里要简单的谈一谈黑洞的形成过程,当恒星发生超新星爆炸时,恒星会重力的作用下向内快速坍缩,恒星的质量越大,向内坍缩的压力就越大,过程也就越激烈,强大的压力会碾碎物质的基本构成,中子星就是恒星发生超新星爆炸时,强大的压力将物质碾碎成了构成物质的最基本粒子—中子而形成的,如果恒星的质量再大一些,那么向内坍缩的压力就会越大,这种难以想象的压力会将中子这种最基本粒子都全部碾碎,最终形成一个体积趋近于无限小的点,即奇点,我们可以将其理解成为物理学中提到的质点,通常我们研究黑洞时仅仅会考虑三个物理量,即质量、角动量、电荷,将黑洞的体积形状选择忽略不计,或者说由于我们无法进入黑洞,所以我们无法观测黑洞的体积究竟有多大,所以我们就能将其理解为体积是无限小的。
体积无限小?这是一个很有意义的概念,但这个推断有一个致命的缺点,因为无限小只能在数学上实现,但是在生活中我们似乎找不到任何一种存在无限小的物理量,就连宇宙中最低温度—绝对零度都有一个明确的数值,即零开尔文,所以无限小在现实中是根本讲不通的。
黑洞体积无限小除了与现实不符,它还与量子力学发生了根本性的矛盾,量子力学的基础就是量子化,即存在最小单位的物理量,最早在1900年由德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出的,普朗克常数是物理学中一个十分重要的物理量,量子力学认为不存在无限小的物理量,体积、质量、时间、能量都存在着最小单位,量子化的概念是构成微观世界的基本,也被众多的物理实验所验证,但是黑洞体积无限小这个概念却与量子力学相矛盾,准确的说是整个经典物理学与量子力学无法相容的问题,两者虽然无法相融,但两者同时还是研究宏观世界与微观世界的真理,所以物理学家只能勉强的解释为两种物理体系都不完备,一定存在着一种可以将两者统一的大统一物理学,目前比较流行的弦理论被寄予厚望。