時空彎曲大小取決于質(zhì)量還是密度，如何理解致密天體極端引力？

時空彎曲的日常表現(xiàn)是萬有引力。

時空彎曲是質(zhì)量對時空的擾動導致的，因此從本質(zhì)上來說，時空彎曲取決于質(zhì)量大小，質(zhì)量越大導致的時空彎曲就越大。有一些科學家們采用一張繃緊的床單來演示時空彎曲的直觀感受，他們將一些大小輕重不一樣的球體，放在這張繃緊的床單上，顯示出來的狀態(tài)是質(zhì)量越大的球，被壓沉的坑就越深，附近質(zhì)量小的球就有掉落質(zhì)量大的球深坑中的趨勢，這種趨勢表現(xiàn)的就是萬有引力。

當然，床單的演示并不能完全展示出時空彎曲的狀態(tài)，因為床單只是平面的，質(zhì)量對床單造成影響是重力導致的壓力，只是自上而下的；而時空是無處不在包裹著一切的，因此質(zhì)量對時空的影響是全方位的，形成時空漩渦或陷阱，也是全方位的，而且會以萬有引力或引力波的方式被人類捕捉。

同等質(zhì)量的物體，不管是黑洞，還是恒星，還是星際物質(zhì)，對同等距離的時空彎曲影響都是一樣的，這是因為質(zhì)量對時空的影響遵循牛頓萬有引力定律，表述為：F=GMm/r^2。這個公式里的F代表引力大小，G為引力常量，M和m表示相互作用的兩個天體質(zhì)量，r為引力相互作用的距離。

密度對時空彎曲的影響主要表現(xiàn)在距離上。

一個球體如果密度大，這個球體體積就小，球體表面距離引力中心就近；反之，一個球體如果密度小，球體體積就大，因此球體表面距離引力中心就遠。這樣，根據(jù)牛頓萬有引力定律，在密度大的天體表面，引力就會大很多，也就是導致的時空彎曲大很多。

我們用太陽來說明這個問題。太陽質(zhì)量約1.989*10^30kg，半徑約69.6萬千米，因此太陽表面的引力(重力加速度）約為273.86m/s^2，逃逸速度約為617km/s；如果太陽變成一個黑洞，其史瓦西半徑就只有2952米，這個球狀空間半徑表面就叫黑洞事件視界，在這個臨界點重力加速度達到51123815028901734m/s^2，逃逸速度達到光速，也就是約300000km/s。

由此可見，在同樣質(zhì)量的太陽表面和黑洞表面，導致的時空彎曲程度是完全不一樣的，在黑洞史瓦西半徑臨界點，時空曲率已經(jīng)達到無窮大，任何非黑洞天體一旦靠近這個區(qū)域，都無法逃脫，連光也將被抓進去有去無回，因此我們無法看到黑洞實體，只能看到視界外吸積盤的光亮。

這種無窮大的時空曲率，就像一個深不見底的漩渦，將一切吞噬到那個深不可測的奇點里面。這就是所謂密度對時空彎曲的影響。

不同密度天體表面引力不一樣

密度越大的天體，表面引力越大。因為前面說了，同等質(zhì)量天體，密度越大體積越小，距離引力核心就越近，導致的時空曲率或引力就趨于越極端。

在宇宙中，恒星死亡后會留下幾種大密度尸骸，主要有白矮星、中子星、黑洞。白矮星密度在1~10噸/cm^3，質(zhì)量約太陽0.5~1.4倍，體積約地球大小，也就是半徑約7000km左右；中子星密度約1~10億噸/cm^3，質(zhì)量在太陽的1.44~3倍以下之間，半徑約10km左右；現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的黑洞最小的都在太陽質(zhì)量3倍以上，黑洞所有質(zhì)量都集中在核心一個體積無限小的奇點上，因此密度無限大。

但黑洞會在奇點周圍形成一個球形空間，理論上這個空間只會有物質(zhì)路過，不會留存物質(zhì)，但這個空間就是黑洞無限曲率影響范圍，任何物體到達這個空間里，都會被拉拽到無底深淵中的那個奇點上。

這個空間就叫史瓦西半徑，這個球狀空間的半徑大小與質(zhì)量成正比，遵循史瓦西半徑公式，表達為：R=2GM/C^2。公式里的R就是史瓦西半徑值，G為引力常量，M為天體質(zhì)量，C為光速。如果要把黑洞質(zhì)量平均分攤到史瓦西半徑這個球體積上，那黑洞的密度就是質(zhì)量越小的黑洞密度越大，反之密度越小。

天體食物鏈

所有天體中，表面曲率最大的是黑洞，因此表現(xiàn)出的引力無限大，逃逸速度達到光速；中子星表面引力也非常巨大，逃逸速度可達15萬km/s；白矮星表面逃逸速度可達數(shù)千km/s。

在這樣的極端環(huán)境下，恒星遇到白矮星，只有被其吞噬的命運，但白矮星吃得太飽就會撐破肚子，就是當白矮星質(zhì)量達到錢德拉塞卡極限（約1.44倍太陽質(zhì)量）時，就會發(fā)生la超新星爆發(fā)，最終可能坍縮成一個中子星。

而白矮星遇到中子星，就會被中子星吸積瓦解，最后中子星吃得太飽同樣也撐破肚子，就是超過奧本海默極限（約3倍太陽質(zhì)量），就會爆發(fā)坍縮成一個黑洞。

而黑洞是天體食物鏈的頂級老大，什么天體靠近它都逃脫不了被吞噬的命運。而且黑洞永遠吃不飽，已知最大黑洞是編號為DSS J073739.96+384413.2的黑洞，質(zhì)量已經(jīng)達到太陽的1040億倍，還在貪婪不停地吞噬著恒星和各種天體物質(zhì)。

時空彎曲影響最終還是與質(zhì)量成正比

這些高密度天體無論如何極端，極端影響都是限定在一個范圍內(nèi)，距離遠了，導致的時空曲率或者說引力就與其他所有天體一樣了。因此，它們的時空彎曲影響大小，或者說引力影響大小，最終還是與質(zhì)量成正比，與距離平方成反比的，質(zhì)量越大引力越大，距離越遠引力衰減得越快。

這就是太陽系、地球能夠在布滿黑洞、中子星、白矮星的銀河系中生存至今的原因。迄今為止，發(fā)現(xiàn)距離太陽系最近的黑洞也有1000多光年，它對太陽系的影響就像普通恒星一樣。

如果在太陽位置，換成與太陽質(zhì)量一樣的黑洞或中子星、白矮星，對我們地球的引力影響還是會和太陽一樣大，地球照樣還會這樣公轉(zhuǎn)。但不管是黑洞還是中子星、白矮星，都沒有太陽這樣強的光度和溫度輻射到地球來，因此地球就會陷入黑暗極寒的境地，生物將無法避免被滅絕。

這就是根據(jù)科學常識得出的觀點，各位讀者有什么看法，歡迎討論留言，謝謝閱讀。

時空通訊原創(chuàng)版權，侵權抄襲是不道德的行為，敬請理解合作。