黑洞的密度极限是多少?

作为封闭体系的天体,其演化是一个密度逐渐增大的过程。最终,物极必反,以大爆炸的形式解体,还原为离散的形态。因此,天体演化的本质,就是不断地增加密度来抵抗引力的作用。

于是,普通的天体如行星是由分子构成的,恒星是由原子构成的,白矮星是靠电子的运动来抵抗引力的。而中子星,顾名思义是由中子构成的。如果天体的密度进一步地增大,则中子会被压碎,还原为不可再分的最小粒子。该粒子就是由普朗克常数h定义和定量的量子,具有本征质量和半径。

正是由于物质因挤压而还原为最小粒子,才使天体密度的增大达到了极限。此时的天体密度之大,即便是光子也无法逃脱。由此,该天体被命名为黑洞。所以,黑洞与其他天体不同,其是由能量构成的,是能量的耗散结构,即能量的聚集。因此,黑洞密度的极限就是量子之间的距离趋近于零,即相当于量子体积的倒数。

由于量子的体积很小,且具有不可再分的特性。因此,我们可以将量子视为弹性碰撞的实体粒子。于是,根据气体半径的公式,我们只要知道空间量子的自由程和量子空间的密度,就可以计算出量子的半径,从而得到黑洞密度的上限。这相当于我们在集市中穿行,只要知道平均走多远会撞上人,且知道集市人群的密度,就可以大致计算出人的体积。

根据微波背景辐射绝对温度2.7k和热力学能量公式,计算出空间量子的能量。由普朗克常数h除以该能量,就等于空间量子的弛豫时间即频率的倒数,为3.6x10-12秒。由弛豫时间乘以光速就得到了空间量子的自由程约为0.1厘米。

由于强相互作用的范围很窄,其是空间量子间距附近密度极大变化的产物。因此,空间量子的间距近似为最小原子核的半径,约为3x10-12厘米。此间距立方的倒数就是量子空间的密度,约为每立方厘米含有4x10的40次方个量子。

于是,我们把量子的自由程和量子空间的密度代入公式,就计算出了量子的半径,约为3x10-21厘米。于是,量子半径立方的倒数就是黑洞所含量子的密度上限,约为每立方厘米含有10的62次方个量子。该密度比目前的量子空间密度,高出了22个数量级。

实际上,我们的宇宙在大爆炸之初,其内部只有量子,是量子的等离子体。因此,黑洞密度的上限也是宇宙的密度最大值。宇宙、黑洞和基本粒子都是由作为最小粒子的量子构成的,都是能量的耗散结构,它们属于同一层次的物质。

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