黑洞的体积可以无限小吗？

ttyn727

网友提问：黑洞的体积可以无限小吗？比如说，黑洞可以像一粒沙子那样小吗？

当然不能！

通常情况下，黑洞的体积指的是黑洞视界以内的体积，而黑洞的视界的半径和它的质量成正比，所以只有在黑洞的质量为无限小的情况下它的体积才可以无限小，但是由于史蒂芬霍金辐射的存在，无限小质量黑洞的寿命就是无限短，也就是不可能存在，因此就不可能有无限小视界半径的黑洞存在，当然就没有无限小体积的黑洞存在。

但是，如果黑洞的“体积”指的是黑洞中心的奇点，那么在广义相对论里面，奇点的体积的确是无限小，但是这又违反量子力学，因为量子力学不允许有限的物质存在于无限小的体积内，其原因就是海森堡不确定性原理。

海森堡不确定性原理告诉我们粒子的位置的不确定性乘以动量的不确定性必须大于普朗克常数，因此在无限小的空间里面，粒子的动量就是无限大，这当然是不可能的。

那么，广义相对论和量子力学哪个是对的呢？简单的说，都对都不对！因为广义相对论适用的范围不包括量子力学效应很强（也就是微观尺度）的情况，而量子力学适用的范围又不包括引力效应很强的情况，但是黑洞的中心恰好是引力效应和量子力学效应都达到了最强的情况，也就是现有的广义相对论和量子力学理论都在那个地方失效了！

那么怎么办？目前物理学研究的一个最重要和最前沿的领域就是试图建立能够统一量子力学和广义相对论的大统一理论，有了这个理论，我们就有可能回答回答的中心到底是怎么一回事这个终极问题了。

至于提问者说的，黑洞的体积“可以像一粒沙子那么小吗？”这个可以有，因为一粒沙子那么小的黑洞的质量其实是非常大的，已经是宏观黑洞了，只是我们目前并不知道宇宙中是否有这样的黑洞存在。

作者：张双南


原文地址：今日头条