全球新动态：从太阳到黑洞，解读奇点

牛顿发现万有引力之后，曾经就有人思考这样一个问题：地球会不会因为引力而塌陷呢？换句话说，地球会不会因为承受不了自重而被压成“乒乓球”呢？

当然，这个想法看起来很滑稽，但是它却引出了一系列思考，并因为这些思考，人类现在才能走到今天。

【资料图】

现在我们知道，地球之所以没有坍塌是因为我们地球的质量还不够大。地球的自重还不足以将地球最深部的原子压扁。

太阳

恒星的氢核聚变

而太阳系中质量最大的天体，太阳，又是怎样一种情景呢？

太阳质量是地球的33万倍，而地球的质量已经高达六十万亿亿顿，虽然这种质量在宇宙中其实很常见，但是在我们的视角里，这已经是个天文数字。而正是在这种巨大质量压迫下，太阳核心部位的氢原子不得不被挤压到一块，进而发生了核聚变。强烈的核聚变使得太阳的核心部发生爆炸，爆炸产生的外向膨胀力抵消了太阳内向的坍缩力(重力)，使得太阳维持在现在这样一种状态：巨大的火球！

强烈的核聚变反应使得太阳的核心部温度高达2000万摄氏度，而且每秒钟太阳就因为这种核聚变反应，将430万吨的质量转化成光和热并释放掉。

虽然太阳质量的质量很夸张，但是太阳的质量并不是无穷尽的，约在50亿年之后，太阳终将会将氢消耗殆尽，那时因维持现有的核聚变反应因燃料不足，太阳的重力会占据上风，太阳进一步的塌缩。

但是这种塌缩并不会无限制下去，因为在此前阶段核聚变反应由氢生成的氦将变成新的燃料。于是，新一轮的爆炸与坍缩的平衡游戏又得继续进行。那时，因氦比氢重的多，太阳核心部的温度居然可以高达1亿度，巨大压力温度导致了更加剧烈的氦核聚变，更加强大的爆炸反应使得，原本就因燃烧50亿年，质量已经变小的太阳，瞬间把持不住局面了。太阳变大了！它由现在这种规模扩大了100倍。恐怖的膨胀使得太阳的外表的温度变的较低，太阳由原先的高温白色变成了低温红色，是为“红巨星”。

红巨星时代的太阳

红巨星时代

在“红巨星时代”，经过几百万年，氦核燃烧殆尽，恒星的结构组成已经不那么简单了：外壳仍然是以氢为主的混合物，而在它下面有一个氦层，氦层内部还埋有一个碳球。此时的红巨星太阳就好比进入了“更年期”，亮度时亮时暗，直径时大时小。而在其核心部分已经渐渐形成了一颗“白矮星”。

因为脾气不稳定的红巨星太阳，最终会“爆发”，而随着爆发带来的后果，就是将除外核心“白矮星”的所有外围物质尽数抛弃。那时，太阳就变成了一颗白矮星。

白矮星的内部主要由碳、氧、氖等元素组成。当白矮星在天空中发出白光的同时，它内部的碳氧却在不断再生成铁元素。而铁元素是一种“致命”元素，因为它极其稳定！铁元素要发生核反应的话，消耗的热能要比产生的热能多。也就是说，依赖铁元素进行核反应进而维持恒星的寿命是不现实的。

当太阳内部不再有物质可以进行核聚变反应，重力坍缩又“死灰复燃”，在重力的压迫下，原子原本自由运动的电子被规规矩矩地束缚在压力下无法动弹。但是，电子以牺牲自由换来的结构，使得原子异常坚硬，它能够在很大程度上抵御重力塌缩。这种现象叫做电子简并。

白矮星

太阳的宿命：黑矮星

太阳的宿命

在物理学上，电子简并压力能够支持的最大质量仅为太阳质量的倍，也就是钱德拉塞卡极限。而我们的太阳如果到了白矮星阶段，自然质量早已远远达不到钱德拉塞卡极限。也就是说，电子简并压力能够撑起它的重量。

于是太阳将迎来它的终极宿命：黑矮星。

在白矮星慢慢将光和热辐射殆尽，太阳的光辉不再，遗留下来的将是一颗漆黑无法察觉的天体。但是，太阳要变成一颗黑矮星据推算需要几百亿年的时间，而我们的宇宙诞生到现在才不过138亿年。但是，如果有人能够到上面游历一番，你会惊奇地发现，它上面很可能到处都是钻石。

中子星

中子星的故事

虽然，太阳的故事可能就到了。但是，宇宙里的故事还远远没完。

如果晚期白矮星的质量达到或超过钱德拉塞卡极限呢？那么电子简并压力将敌不过重力，电子将被硬生生地挤入原子核内，与质子合并生成中子。于是一颗中子星就形成了。

中子星由原子核一个紧挨着一个而形成。可以这样说，中子星就是一个巨大的原子核，所以中子星的密度就是原子核的密度。1立方厘米物质,竟然可重达1亿吨以上、甚至10亿吨。这是怎样一个概念呢？可能一个高尔夫球的中子星的质量是地球质量的3倍以上。

中子星是除外黑洞之外密度最大的天体。它巨大的质量所产生的引力使得经过它身边的光线都是呈抛物线挣脱。目前科学界已经在宇宙发现了上千颗中子星，其中中国的天眼FAST就发现了几十颗。

黑洞的中央就是一个起点

奇点产生

如果中子星的重力超过了中子简并压力，那么中子将无限塌缩下去。就像类似钱德拉塞卡极限，中子星的也有一个压力上限，叫做奥本海默极限。现在认为这个质量上限相当于倍太阳质量。这种无限塌缩下去的天体结构，就是黑洞！

巨大重力将中子压到一个普朗克尺度大小，在这个尺度里，密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小，热量无限大的。这个点就是奇点。据推测，在奇点，没有空间、时间和物质概念。所有被吸入其内的东西都将被转化成一种能量形态而存储。

关于奇点有太多传说！有人推测它是平行宇宙的交叉点！M理论认为我们宇宙由11维（10维空间+1维时间）构成，而我们之所以只能感受4维空间（3维+1维时间），就是因为剩下的7维压缩在了一个普朗克尺度里。也就是说，奇点的世界将是11维的，这又会是怎样一种场景呢？

总结

宇宙世界就好比一条咬住尾巴的蛇。当世界无限大时，往往最后与无限小连接。我们无法去揣测黑洞中央是怎样一种情形，我们自然对奇点只能停留在理论层面。但是，这丝毫不会影响人类去想象，并一步步去接近真相！

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