根据广义相对论的推演,黑洞是宇宙中存在的一种质量相当大的天体或星体。广义相对论进一步推断,黑洞中存在一个时空破裂的奇点,这是一个体积无限小、密度无限大、引力无限大、时空曲率无限大的点,在这个点,目前所知的物理定律无法适用。根据目前的黑洞理论,所有落入黑洞视界的物质,都会继续坠入奇点之内,这就意味着,真正的黑洞,实际是在奇点之内,那么黑洞密度无限大这一说法就可以成立。
但我们平时理解的黑洞,实际是有大小的,因为黑洞存在一个视线视界,所有落入黑洞的物质,在进入视界之后都不可再返回,也不可能被观测到。因此视界是黑洞能被我们看到的最后边界,这个边界的大小在并不严格的意义上可以等同于黑洞的史瓦西半径,和黑洞的质量密切相关,黑洞质量越大,史瓦西半径越大。这样我们通常所说的黑洞密度,实际就是黑洞质量除以它的史瓦西半径内的体积,这个数值当然不可能无限大,质量越大的黑洞,其密度减小得越快,因为黑洞的体积和黑洞质量的三次方成正比。根据计算,一个37.7亿倍太阳质量的黑洞,其密度就和地球上空气的密度差不多了,而一个和宇宙差不多大的黑洞(注:这个说法并不严谨),其密度也正好和宇宙中物质的密度差不多大,这让很多人有理由怀疑,我们的宇宙是不是就是一个黑洞呢?
所以这个问题的答案就是,如果黑洞指的是隐藏在视界中的奇点,黑洞的密度当然是无限大的;如果黑洞是指我们能看见的视界范围,那么黑洞的密度就有一个定值,这个值和黑洞的质量密切相关。
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