黑洞是体积无限小、质量无限大的奇点，那为什么黑洞会有视界大小之分？

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黑洞是体积无限小、质量无限大的奇点，那为什么黑洞会有视界大小之分？

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在所有的宇宙天体种类中，黑洞可以说是最难理解又最为神秘的天体，它的引力场强到连秒速30万公里的光都无法逃脱，任何物质只要来到它的视界边缘，必然会被吸入到它那无尽的深渊中。


黑洞的视界边缘也被认为是黑洞的体积外表，也就是被黑洞物理上的表面，但是这个表面并不是有固态物质可以衡量的，而且是看不见的，它只是关于黑洞体积的一种定义，即光线无法逃逸出黑洞引力场的地方，在这个边缘的外面，物质因为有光可以发出，所以还是可见的，但是在这个边缘的内部，光等物质永远无法逃脱出来，所以一切都是不可见的，黑洞的内部是看不到的。


那么黑洞里面到底有什么呢？没有人真正知道，一般的科学理论认为黑洞中间会有一个奇点，这个起点是体积无限小密度无限大（不是质量无限大），我们所知晓的物理定律在它这里都将失效。


不过黑洞就是再奇葩，它也只是宇宙中的一种天体，它也是有自身质量的，而黑洞的质量又决定了它自身体积（视界体积）的大小，有一个叫做“史瓦西半径公式”的物理公式，就是专门来计算黑洞的体积（视界体积）大小的，其公式如下：


在上面的公式中，v指天体的逃逸速度，G为万有引力常数，M为天体质量，R为天体质心与被吸引物体质心的距离，物体的速度如果小于一个天体的逃逸速度，那么它就不能摆脱其引力束缚，也就会被该天体吸引，从而无法脱离轨道逃逸到星际空间。于是从中就能得出天体的史瓦西半径，即为逃逸速度等于光速时候所得出的R的值，以黑洞来说，它的史瓦西半径等于万有引力常数乘以其质量乘以二再除以光速的平方，所计算出来的史瓦西半径，指的就是从黑洞中心向外的史瓦西半径长度的距离上，正是光线无法逃脱出黑洞引力场的位置。




若用这个公式来计算不同天体变成黑洞的体积，就会发现质量越小的天体其史瓦西半径（此处也可以理解为黑洞的视界体积）越小，质量越大的天体其史瓦西半径越大，而且不成比例，比如如果将地球这样质量的物质变成黑洞的话，那么它的史瓦西半径只有0.9厘米，而如果将太阳这样质量的天体变成黑洞的话，它的史瓦西半径将达到三公里那么大，但是太阳的质量只有地球的33万倍，体积只有地球的130万倍，然而半径三公里的球体放下几十上百万个半径0.9厘米的小球是远远不止的，放下几十百亿个都不成问题，而如果将整个宇宙的物质化作一个黑洞的话，那么它的视界体积比我们的宇宙还大，因此也有人怀疑我们是不是处在一个巨型黑洞之中。

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对于黑洞的定义，我们是这样，黑洞是宇宙中存在的一种体积无限小，密度无限大，逃逸速度大于光速的天体。


既然我们定义黑洞的体积无限小，那么间接的说明我们无法确定黑洞的体积，在无法确定黑洞体积的情况下，为何它的视界又有大小之分？
事实上，黑洞当然有视界大小之分，黑洞视界的大小取决于黑洞的质量。至少黑洞质量的大小我们是可以计算的！什么是黑洞视界？

我们先来了解什么是视界？视界的定义如下：就是一个事件刚好能被观察到的界面就叫做视界！
如何理解？简单来说就是你观察一个事物，你目光刚好锁定的事物的这片区域就是你是视界范围。黑洞视界呢是指我们在黑洞这个范围内无法观测任何东西，这个我们无法观测的区域就是黑洞视界。


黑洞视界不等于黑洞实体！

这个为何要这样说，因为在大部分朋友眼中，宇宙中存在我们看不到的那个空洞就是黑洞，其实这是错误的。
所谓的宇宙空洞，只是黑洞视界。既然说黑洞体积无限小，那黑洞的实体就是我们未知的，黑洞的实体准确来说是位于黑洞视界中心的奇点。奇点由于躲藏在视界以内，我们是无法观测它的具体大小体积。


而黑洞视界我们可以理解为黑洞的强引力范围区域，在这个区域内，引力的强悍使得逃逸速度大于光速。所以黑洞是黑洞，而黑洞视界是黑洞视界，黑洞存在于黑洞视界以内。黑洞视界不等于黑洞实体。
视界大小由黑洞质量决定。

为何这样说？前面我已经说了，黑洞视界属于黑洞强引力范围区域。那么引力的强弱和什么有关系呢？
首先，引力强弱和质量有关系（正比例关系）。质量越大，引力越强，引力范围越广。想想拥有33万倍地球质量的太阳，引力控制着包括地球在内的整个太阳系。月球质量小，引力就没有地球大。而黑洞同样如此，黑洞的质量越大，表现的引力越强。


说到这里又涉及一个知识点：引力的大小和距离平方成反比例关系。也就是距离越远，引力效果越弱，太阳能控制太阳系，但控制不了太阳系更远的天体，所以引力的效果到了一定距离以后就变得越来越弱。
通过以上二者可以得知，黑洞质量越大，引力越强，只有引力的增强，才能够在距离因素影响的情况下扩大它的强引力范围区域――也就是黑洞视界。通过黑洞视界的大小，我们也就可以确定黑洞本身质量的大小。


说到这里，大家现在明白为何在黑洞体积无从得的情况下，黑洞视界会有大小之分了吧！总而言之，体积我们无法确定，但是质量我们可以确定，质量越大，黑洞视界也就越大。

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黑洞并不是如题主说的体积无限小，质量无限大的奇点。题主的这个描述适合于宇宙大爆炸起始的那个奇点。



黑洞是一个具有质量的天体，一般来说其质量不小于3.2个太阳质量，其上限则不限。由于黑洞的质量极大，使得其逃逸也非常大，根据离黑洞奇点的距离不同，其逃逸速度也不一样。刚好有一个距离的逃逸速度恰好是每秒30万千米，也就是光速。这个距离就叫做“史瓦西半径”。

其中：rs为史瓦西半径，G为万有引力常数，c为光速，为天体质量

这个半径可以通过上面这个公式计算出来。一旦进入了这个半径之类连宇宙中速度最快的光都逃不出来，几乎永远都消失在这个宇宙之中了。



实际上，从这个公式也可以看出，任何质量都有史瓦西半径。是的，甚至是一个质子都能形成黑洞，这就是量子黑洞。但由于质量越小其史蒂芬霍金辐射也越强烈，对于这种量子黑洞，在它产生的一瞬间就被史蒂芬霍金辐射蒸发完了。而一些超大质量黑洞则需要10∧90年才会被蒸发完，几乎能与宇宙同寿。
黑洞质量越大，其密度就越小，有的超大质量黑洞的密度甚至比空气还小。有兴趣的朋友可以根据上面的那个史瓦西半径公式推导一下。

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题目有点乱，黑洞并不是奇点，只是黑洞包含了奇点。也就是说奇点是黑洞的一部分。
而无论是黑洞还是奇点的质量都不是无限大的。黑洞的质量由形成它的塌缩恒星的剩余质量决定。而黑洞的质量几乎全部都集中在奇点上，那是一个无限塌缩的时空点。
那么问题来了，既然黑洞不是奇点，黑洞又是什么鬼？答案就是一个以视界面作为边界的时空区域，它的表面就是视界面——一个临界面，并不是其物质表面。这是黑洞与其它天体截然不同的地方。

黑洞的半径与其质量成正比，质量越大，黑洞的半径就越大。我们通常用史瓦西半径公式来计算其半径，它得到的是一种不自转不带电黑洞，实际上这样的不自转黑洞几乎是不存在的，但由于自转黑洞的克尔解相对复杂，为了理解方便，我们只要以史瓦西黑洞来了解一下就可以了。



这个半径公式简化得相当简单，小学生都会解。
Rsch是史瓦西半径，它决定了黑洞的大小；

G是万有引力常数；
M是质量；
c是光速。
可以从公式里看出来，由于G和c都是常数，所以实际上决定史瓦西半径的就是质量了。也就是黑洞质量与黑洞半径成正比，与黑洞大小（体积）的3次方成正比。
所以这是黑洞的一个诡异的地方，它的质量增加时，体积会以3次方倍增加，因此黑洞质量越大，密度反而越低。