为什么婴儿宇宙没有坍塌成一个黑洞？

By Paul Sutter

 2023/6/22

Science & Astronomy

大爆炸后不久没有密度差异可言。

艺术家的大爆炸后几亿年在早期宇宙中恒星形成的印象。. (Image credit: NASA)

你可能已经好奇：为什么宇宙在大爆炸的最早时刻期间没有坍缩成一个黑洞？简单地说，因为这不是你怎样制造一个黑洞的。

如果你想你自己制造一个黑洞，这相对的简单：你只需拿任何物体并尽可能挤压它。如果你能抵抗所有其他力并将任何量的物质挤压到某个临界阈值以下，那么引力将接管并为你做剩下的工作，将物质冲压成一个无限小的点并创造一个黑洞。

这个阈值被称为史瓦西半径，依靠你要来挤压的物质的量。如果你把一个人的身体压缩到大约一个原子核的大小，你会终结有一个原子核宽度的人类质量黑洞。如果你在我们的星球上重复这个过程，你最终会得到一个地球质量但豆子大小的黑洞

自然总是通过大质量恒星的死亡制造黑洞。当它们耗尽燃料时，它们的自身引力吸引力将尽可能多的物质拉入尽可能小的一个体积，最终压倒任何其他自然力，并创造几英里宽有几个太阳质量的黑洞。

这就是来制造黑洞的简单一步技巧：你拿来大量物质并将其挤压到令人难以置信的高密度。

早期宇宙

但大质量恒星的中心并不只是宇宙中唯一已经达到令人难以置信的高密度的地方。大约137.7亿年前，我们的整个可见的宇宙被塞进了一个不超过桃子的体积中，有一个超10^15度的温度。这是一个相当高的密度。

如此为什么整个宇宙没有坍塌成一个黑洞呢？有二个原因。

第一，一个黑洞的创造不仅依赖令人难以置信的高密度，还依赖密度差异。要制造一个黑洞，你需要将大量物质塞进一个非常小的体积中，周围没有任何其他东西。引力只对差异起作用。如果密度从地方到地方是相同的，那么没有引力差异，因此没有机会来触发一个黑洞的形成。

是的，早期的宇宙是令人难以置信的密。但它是到处都密的，几乎没有任何差异。没有这些差异，黑洞不能形成，因为没有可能导致物质的突然坍塌的引力差异。

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一个动态宇宙

但甚至没有密度差异，关于整个宇宙重新坍塌成诞生了大爆炸本身的奇点是什么呢？需要明确的是，这不会使宇宙变成一个黑洞。一个黑洞是一个空间内超密集的物质集合。当我们谈论宇宙的膨胀或收缩时一个奇点呢？阻止它的是早期宇宙不是静态的------它是动态的。它正在演变。它正在变化。最重要的是它正在扩张。

黑洞形成的规则只是不适用于膨胀的宇宙。它不再像一颗坐在空的空间中的一颗恒星，靠它自己自爆。要坍塌成一个奇点，仅仅有大量的质量周围坐着是不够的。你需要一个压倒量的质量来抵消宇宙的自然膨胀并迫使它来坍塌。

宇宙中只是没有足够的质量来做到这一点------回到那时甚至现在。几十年来，宇宙学家好奇了是否宇宙中有足够的物质来造成今天的膨胀来减慢、停止和逆转，最终导致一个“大挤压”和一个奇点回归。

但多项测量已经证实，没有足够的东西来让这个工作做了。就我们能告诉的，我们的宇宙将继续膨胀进入未来。这对我们是一件好事------我们知道的生命往往在黑洞内不是做的很好。