提到黑洞,人们常觉得它是宇宙中密度极高的天体,但你可能不知道:超大质量黑洞的密度竟能比空气还低。这一反常识的现象,源于黑洞独特的尺度关系。 黑洞的“边界”——事件视界的半径(史瓦西半径)与质量成正比,公式为Rs=2GM/c²(G为引力常数,c为光速)。而球体体积与半径的三次方成正比,因此黑洞体积与质量的三次方成正比。密度是质量与体积的比值,由此可推:黑洞密度ρ=M/V∝M/M³=1/M²,即密度与质量的平方成反比。质量越大,密度反而越低。 例如,一个质量为10亿倍太阳质量的超大黑洞,其视界半径约30亿公里,体积堪比整个太阳系。此时它的平均密度仅约10⁻⁹千克/立方米,远低于空气密度(约1.2千克/立方米)。这种特性揭示了黑洞时空弯曲的极端性:质量足够大时,引力主导的“弥散”效应会让其密度变得惊人地低,彻底颠覆了我们对“致密天体”的固有认知。

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