科學(xué)真相：1毫米黑洞是會(huì)迅速蒸發(fā)消失，還是能吃掉地球？

回答這個(gè)問題，也可以視為對前文“一個(gè)指甲蓋大小的黑洞能否吃掉地球”的內(nèi)容作一個(gè)補(bǔ)充。因?yàn)樵谠u論區(qū)，許多網(wǎng)友質(zhì)疑，按照黑洞蒸發(fā)理論，這種小黑洞會(huì)迅速蒸發(fā)，無法吸積或吃掉任何物質(zhì)，更別說吞掉地球了。

這只是拿著雞毛當(dāng)令劍，不懂裝懂的臆斷。本文就試著通俗解釋一下這個(gè)黑洞蒸發(fā)理論，讓科學(xué)來揭示真相：多大的黑洞才能蒸發(fā)掉，多大的黑洞會(huì)通吃一切。

根據(jù)黑洞理論，黑洞既能夠吸積，又會(huì)蒸發(fā)。吸積就是通過強(qiáng)大的引力效應(yīng)，“吃掉”周邊靠近自己的一切，讓自身質(zhì)量越來越大；蒸發(fā)就是通過輻射，慢慢向外界蒸發(fā)掉自己的質(zhì)量，直到消失。根據(jù)霍金黑洞輻射理論，極小的黑洞會(huì)瞬間蒸發(fā)掉，無法在宇宙中長期穩(wěn)定存在；大的黑洞蒸發(fā)就非常緩慢，不但能穩(wěn)定存在，而且壽命超長，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于宇宙年齡。

因此，我們可以理解為，能夠穩(wěn)定永久存在的黑洞，就能不斷“吃掉”周邊物質(zhì)，讓自己越長越大；不能長期穩(wěn)定存在的黑洞，就以蒸發(fā)為主，質(zhì)量逐步減少直至消失。

多大質(zhì)量的黑洞就能穩(wěn)定長期存在，乃至可視為永久存在呢？根據(jù)理論可以得到一個(gè)質(zhì)量臨界點(diǎn)。

有一個(gè)由霍金黑洞輻射理論推導(dǎo)出來的公式，可以大致計(jì)算黑洞蒸發(fā)所需時(shí)間，即：蒸發(fā)時(shí)間tev約等于5120ΠG^2M^3/?c^4。其中5120Π是由霍金輻射理論推導(dǎo)得出的常數(shù)，G 為引力常數(shù) ，M為黑洞質(zhì)量，? 為約化普朗克常數(shù)，c為光速值。

霍金理論發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量越小的黑洞溫度越高，輻射越強(qiáng)，蒸發(fā)得越快，反之溫度越低，輻射越小，蒸發(fā)越慢。根據(jù)公式計(jì)算，質(zhì)量小于10噸的黑洞，蒸發(fā)時(shí)間只需10^-5秒，可視為瞬間蒸發(fā)；質(zhì)量為1萬噸的黑洞蒸發(fā)時(shí)間只需要1天；質(zhì)量為1億噸的黑洞蒸發(fā)時(shí)間需要28億年。宇宙的年齡已經(jīng)有138億年，在這個(gè)時(shí)間段蒸發(fā)掉的黑洞，可以看作是不能永久穩(wěn)定存在的黑洞。

隨著黑洞質(zhì)量的繼續(xù)增加，蒸發(fā)時(shí)間就足以與宇宙壽命媲美了。按公式計(jì)算，質(zhì)量為1.7億噸的黑洞蒸發(fā)時(shí)間約為137.5億年，與宇宙年齡相當(dāng)，可以視為是否能穩(wěn)定且永久存在的黑洞質(zhì)量臨界點(diǎn)。

隨著質(zhì)量的繼續(xù)增加，其蒸發(fā)時(shí)間呈乘方數(shù)量級增加：一個(gè)質(zhì)量為10億噸的黑洞，蒸發(fā)時(shí)間需要2.8*10^12年，就是2.8萬億年；地球質(zhì)量的黑洞，蒸發(fā)時(shí)間需要10^50年；太陽質(zhì)量黑洞，蒸發(fā)時(shí)間需要10^67年。這些黑洞蒸發(fā)時(shí)間都遠(yuǎn)超宇宙年齡幾個(gè)乃至幾十個(gè)數(shù)量級，可視為穩(wěn)定且永久存在的黑洞。

這種能夠永久穩(wěn)定存在的黑洞，其存在的主要形式當(dāng)然就是吸積，也就是不斷吞噬天體物質(zhì)。這些黑洞別說吃掉地球，任何天體，再大的恒星，中子星都不在話下，一概通吃。

那么，1毫米黑洞質(zhì)量有多大呢？

其實(shí)，黑洞實(shí)體本身是一個(gè)無體積奇點(diǎn)，并沒有大小和尺寸。所謂大小主要是指其質(zhì)量，以及與質(zhì)量成正比在奇點(diǎn)周圍形成的一個(gè)球形空間，這個(gè)球形空間叫史瓦西半徑，球形空間與外界接觸的邊界叫事件視界。

計(jì)算史瓦西半徑的公式為：R=2GM/c^2，即一個(gè)天體的史瓦西半徑，等于2倍引力常數(shù)與質(zhì)量的乘積，除以光速的平方。根據(jù)公式，我們可以計(jì)算出太陽的史瓦西半徑約為3000米，地球的史瓦西半徑不到9毫米。這個(gè)公式可以變通為：M=Rc^2/2G，即已知史瓦西半徑，計(jì)算出黑洞的質(zhì)量。

這樣，1毫米黑洞的史瓦西半徑為0.5毫米，根據(jù)公式可以計(jì)算出其質(zhì)量約為3.3*10^23kg，也就是3.3萬億億噸，約為地球質(zhì)量的5.54%，與水星質(zhì)量差不多。

這么大的一個(gè)黑洞蒸發(fā)時(shí)間需要多久呢？按上述公式計(jì)算，蒸發(fā)時(shí)間需要10^47年。也就是說這顆黑洞在宇宙中可以穩(wěn)定永久存在。既然永久存在，黑洞又是宇宙中最極端的頂級尸骸，接近任何東西都要吸積，因此，如果來到地球，當(dāng)然就會(huì)把地球吃掉了。

1毫米黑洞吸積很慢，完全吞噬地球需數(shù)百萬至數(shù)十億年。但黑洞一旦臨近地球，人類以及地球上所有生命的末日就降臨了，且無法逃脫。

黑洞接近地球早期，強(qiáng)大無比的引力潮汐力會(huì)拉斷地殼，引發(fā)全球性頂級大地震及火山噴發(fā)，沿海城市被百米以上巨浪淹沒，伴隨輻射爆發(fā)、地質(zhì)塌陷和物質(zhì)噴流，地球環(huán)境將遭到徹底不可逆的破壞，地表生態(tài)在幾小時(shí)內(nèi)就被完全滅絕。

月球也將同時(shí)毀滅，被黑洞潮汐力拉扯成渣渣，與地球渣渣一起被黑洞吸掉。

黑洞吸積會(huì)在周圍形成吸積盤，釋放X射線γ射線等高能輻射，地球大氣被剝離，很快被拉成“面條狀”，地幔物質(zhì)通過吸積盤螺旋落入黑洞，噴流形成，部分物質(zhì)以近光速噴出，能量爆發(fā)接近超新星，亮度峰值可達(dá)太陽10億倍以上。

吸積完成后，除了噴流和輻射損失的質(zhì)量，這顆黑洞質(zhì)量將增加到約地球大小。之后，如果這顆黑洞繼續(xù)游走，會(huì)慢慢將太陽系都吃掉。

時(shí)空通訊原創(chuàng)文章，請尊重作者版權(quán)，感謝閱讀，歡迎討論。