宇宙奇点和史瓦西半径
(清风科普于2021年11月29日)
一、宇宙史瓦西半径是多少?
宇宙史瓦西半径公式:Ru=2MG/c²
G是万有引力常数,c是光速;
M是可观测宇宙的质量,因算法不同,其质量会相差100倍,即:
10^52kg≤ M ≤10^54kg(公斤)
把质量代入公式,算出宇宙史瓦西半径:
1.5×10^22km≤ Ru ≤ 1.5×10^24km;
已知:1光年= 9.46×10^12km(公里) 则计算得出宇宙的史瓦西半径(Ru):
15.7亿光年≤ Ru ≤1570亿光年。
算法二:
根据太阳质量⊙=1.989×10^30 kg(公斤);银河系恒星数量取平均值2000亿颗;暗物质是普通物质5.3倍;宇宙星系约为2万亿个。
代入公式,算出宇宙史瓦西半径:
Ru=1546亿光年(计算过程省略)
如果可观测宇宙的质量为M=10^54kg, 则可观测宇宙的逃逸速度将大于光速, 这与目前所观测到的宇宙膨胀速度相吻合。
目前人类可观测宇宙的半径为465亿光年,远小于宇宙的史瓦西半径1546亿光年。
哈勃太空望远镜所能观测到最远天体的距离约为136亿光年。宇宙大爆炸发生于138.2亿光年前。
二、宇宙奇点小到什么程度?
人们巳经习惯地认为:宇宙奇点为一个普朗克单位,即宇宙奇点体积(Vu):
Vu =10^-99cm³(立方厘米)
=10^-96mm³(立方毫米)
=10^-105m³(立方米)
氢原子半径r =0.037nm(纳米)
氢原子核半径r₀=1.3×10^-14m(米)
中子或质子半径=10^-15m(米)
夸克半径=10^-20m(米)
氢原子基态电子轨道半径(r):
r=0.528×10^-10 m(米)
氢原子体积(v):
v=4/3πr³ =4/3×3.14159×(0.528×10^-10)³
=0.61658×10^-30m³(立方米)
换算后,宇宙奇点体积(Vu):
Vu =10^-105m³(立方米)
≈ 10^-75(氢原子的体积)
≈ 10^-60(中子或质子的体积)
也就是说,如果把可观测宇宙所有物质压缩成宇宙奇点,这个奇点体积却远远小于1个中子的体积。即宇宙奇点体积比中子体积小了10的60次方个数量级。
三、宇宙奇点有何特征?
①宇宙奇点,只有能量,没有物质,因为所有物质都被转化成能量。
②宇宙奇点,既然不存在物质形态,也就无所谓质量的存在。因为质量是对应于物质而存在的。物质不在,质量也不在。
③宇宙奇点,100%质量都转化成引力场效应,而且引力无穷大(∞),作用无限远(有效半径≥1546亿光年)。有能力把所有的宇宙黑洞,都被吸引到宇宙奇点上来。
④宇宙奇点,没有时间,没有空间。宇宙大爆炸后才产生了时间和空间。有了时空,才有了物质;有了物质,才有了质量。能量转化成物质,被贮存于质量中。所以可以通过质量大小,能准确地换算出能量大小。反之,没有时空,就没有物质;没有物质,就没有质量。
⑤有了物质和质量,粒子从光速运动,急骤锐减成低速运动。如地球绕太阳转速为29.79公里/秒,太阳系绕银河系转速为250公里/秒。而电子绕核运动贴近于光速。
⑥只有宇宙奇点温度,可以达到普朗克最高极限温度,同时也是宇宙大爆炸的临界温度。任何大小黑洞,其奇点温度都无法达到普朗克温度。中子星和恒星温度,更达不到普朗克温度。
四、普朗克温度的物理意义?
爱因斯坦引力场方程:
∧gμv Rμv-(1/2)Rgμv = kTμv
(∧宇宙常数)
爱因斯坦引力场方程与牛顿万有引力的物理表达式并不矛盾。可以理解成爱因斯坦引力场方程,传承和深化了牛顿万有引力定律。
宇宙奇点质量(M):
M =10^54kg(公斤)
(100%质量转化成引力场效应的能量)
宇宙奇点密度(ρ):
ρ=10^94g/cm³(克/厘米³)
=10^88t/cm³(吨/厘米³)
宇宙奇点温度是普朗克温度:
Tp=1.416833(85)x10^32k(开尔文)
(注:0℃ = 273.15k)
绝对零度(-273.15k),是宇宙的最低极限温度;普朗克温度(1.4x10^32k),是宇宙最高极限温度,也是宇宙大爆炸的临界温度。
维持恒星永久性发光的内部温度是几千万度,氢弹爆炸的临界温度是1亿度。中子星核心温度都会超出100亿度,但仍然保持物质形态(即中子结构)。如果中子结构被强大引力场碾压粉碎成夸克,那将不再叫中子星了。
毋庸置疑,黑洞奇点温度,远远高出中子星核心温度。黑洞奇点引力场,碾压粉碎了中子和夸克,只有能量,没有物质,因为所有物质都被转化成能量。但黑洞奇点温度距离普朗克温度仍然非常非常遥远,所以黑洞奇点不会发生大爆炸,但会发生霍金辐射点。 “根据宇宙微波背景辐射发现,在宇宙中发现了6个这样的霍金点,这也是彭罗斯宇宙循环最重要的依据。”
五、宇宙末日后如何回归宇宙奇点?
对宇宙熵的描述:“当宇宙持续膨胀,膨胀到无限大的时候,那时也是宇宙达到熵的最高点,一切的物质重新变成能量,而那时候宇宙之中就只剩下黑洞。 ” 这段话的意思,很必要耐心讲解一下。
前面计算出宇宙的史瓦西半径为1546亿光年,目前人类可观测宇宙的半径为465亿光年。说明所有的河外星系仍然生活在宇宙级别的巨型黑洞里。
太阳寿命约100亿年,大于太阳质量的恒星,寿命要比太阳短;小于太阳质量的恒星,寿命会比太阳长。当宇宙继续膨胀到宇宙史瓦西半径的边缘(1546亿光年),宇宙膨胀速度将变成强弩之末,意味着不再膨胀了。同时,宇宙中所有恒星的核燃料都将燃烧殆尽,整个宇宙一片漆黑死寂。
已知太阳的引力半径是1光年,到那时太阳系变小黑洞(或亚黑洞级别),会把半径1光年范围内所有的物质(包括地球月亮、火星木星、柯伊伯带、奥尔特云等),全都吃掉,清空为零。
最近是比邻星,距离太阳4.2光年。它将吞并伴星和邻星变成大黑洞后,大大提升了自己的战斗力,紧接着很轻松地把太阳系小黑洞给吞噬掉了。吞并后的 “比-太黑洞” 奇点温度,熵值倍增,远比中子星核心温度(100亿度)高多了。
银河中心高密度分布着3000亿颗小恒星,但引力很分散,引力场效应极为有限。不过最终会火拼互吞成巨型黑洞,100%质量都被转化成银核引力场效应的能量,大幅度提升了银核对外的战斗力,它能把半径8万光年范围内所有物质,吸噬得干干净净,清空为零,熵值又猛增千百万倍。
银河系与仙女座又合并成 “类星体” 级别的超大质量黑洞。类星体黑洞又以660公里/秒速度,向 “巨引源” 狂奔而去。巨引源又以大于1000公里/秒的速度,向宇宙中心奇点狂奔而去。当宇宙所有巨引源,从四面八方都向 “宇宙奇点” 加速度回归后,熵值将渐渐增高到普朗克最高极限温度。达到这个临界温度后,奇点又发生宇宙大爆炸。
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