Question

如果地球上有一个大小为1毫米的黑洞，会发生什么？

Answer 1

如果地球上有一个大小为1毫米的黑洞，会发生什么？ 这个问题我们首先说下黑洞是什么，也就是人们对黑洞的定义，以及它如何形成的？
黑洞是什么?

黑洞是一个密度无限大，空间极度扭曲的天体，其中心位置的引力非常大，即使是宇宙中移动速度最快的粒子（光子）也无法逃脱引力束缚，因此被称为“黑洞”。我们对黑洞的定义就是如此简单。

1915年，德国物理学家和天文学家卡尔·史瓦西在爱因斯坦提出广义相对论的精确解后，得出了现代版本的黑洞。

史瓦西意识到质量有可能被压缩到一个无限小的点。这将使其周围的时空无限弯曲，以至于没有任何东西（甚至没有质量的光子）可以逃脱黑洞的空间曲率。在黑洞周围有一个视界面，视界面和无限密集的核心之间的距离（奇点），以史瓦西命名，称为史瓦西半径。

理论上，所有质量物体都有一个可以计算的史瓦西半径。如果把太阳的质量压缩到一个无限小的点上，就会形成一个半径不到3公里的黑洞。类似地，根据地球的质量，无限压缩地球我们就会得到一个史瓦西半径只有9毫米的黑洞，不到1cm，如果忽略其质量和引力，你完全可以把地球拿手上盘它！

黑洞是广义相对论的一个奇异解，几十年来一致饱受争议，最大的问题就是它是否存在，但随着中子星等其他极端天体的发现，以及天体物理学的发展，尤其是我们现在还获得了第一张黑洞照片，因此今天人们相信大多数星系的核心都有一个超大质量黑洞。但也有例外，有些矮星系中心并没有黑洞，依然运行完好，因此黑洞并不是整个星系的引力源，这跟我们熟知的太阳系不一样。

黑洞是如何形成的?

现在普遍认为，质量至少是太阳质量（8倍也有可能）10倍的恒星，一旦燃料耗尽，其核心就会发生极端的引力坍缩，产生Ⅱ型超新星爆发。在一个有限的空间中，巨大的质量会克服原子之间的简并压力，一路坍缩成一颗黑洞。

这时现代典型天体黑洞形成的过程，而另一种微型黑洞已经被提出，但从未被观测到。这些微型黑洞被认为是早期宇宙在真空暴涨时期由高密度区域坍缩形成的，它们被称为原始黑洞，质量很小，有些甚至接近地球的质量，和地球的史瓦西半径差不多。
如果地球上有一个大小为1毫米的黑洞，会发生什么？

首先我们并不会被黑洞直接吃掉，反而这是一个比较缓慢的过程。人们对黑洞的普遍误解是，它们是宇宙中的真空吸尘器，吞噬着周围的一切。但现在的观点认为它们不是哪种铁公鸡，只吃不吐，也就是说黑洞的胃口并不大。它们吃多了也会往外吐，这就是我们常说的黑洞物质喷流，其破坏性极大。现在让我们做一些计算。

如果地球是黑洞，则其半径为9毫米。这意味着1毫米的黑洞的质量约为地球质量的10％。这意味着微型黑洞吞噬物质不成问题。

假设黑洞出现在地球表面，它的影响范围大约是地球半径的三分之一。该区域的所有物质都能感受到来自黑洞的强大引力。此外，如果黑洞以小于12公里/秒的相对速度出现在地球表面，那么它将环绕地球运行。这意味着地壳和大部分地幔将会被引力破坏，地球表面的所有生物也将死亡。

地球质量的很大一部分会被黑洞吸引，并且在黑洞周围形成一个吸积盘。吸积盘的高速旋转会产生大量的热量，这些热量会以高能射线辐射出去。辐射也会产生压力，压力会限制黑洞的进一步的吸积。这两种效应会在所谓的爱丁顿光度上达到平衡。吸积盘形成的光度大约是太阳光度的0.5% ！或者，在地球附近每秒钟大约有1000万颗沙皇炸弹爆炸（人类有史以来最大的爆炸）！黑洞附近的温度将达到惊人的10亿开尔文。这意味着辐射主要是伽马射线和x射线。

因此地球会被慢慢吞噬，然后分解成基本粒子喷射出去。这就是一颗微型黑洞靠近地球的结果。

这个问题有趣的地方在于，这种类型的黑洞并非完全不存在。虽然它们不可能在现在的宇宙中形成，但在大爆炸之后不久的早期宇宙，密度过高的区域可能会产生许多这样的“原始黑洞”。这种原始黑洞的允许质量在10^14到10^24公斤之间。由于霍金辐射，质量较小的黑洞会蒸发，质量稍大一点的黑洞我们可能探测不到。事实上，原始黑洞可能是暗物质的候选者之一。因此1毫米黑洞符合允许的质量上限，它们可能会存在于现在的宇宙中。

如果地球上有一个大小为1毫米的黑洞，会发生什么？如果这个黑洞相对静止在地面上，那么地球这样就完蛋了！！！

根据黑洞的史瓦西半径公式，地球那么大的质量成为一个黑洞，半径约为8.9毫米，取整直径约18毫米。 根据史瓦西半径公式，黑洞的史瓦西半径与质量成正比。 因此，1毫米大小的黑洞质量也就相当于地球的1/18了。

根据这质量比，这1毫米的黑洞的质量刚好相当于水星的质量…… (根据已有资料：地球质量为5.965*10^24千克，水星质量为3.3022*10^23千克，刚好相差18倍。）好巧……

那么，一个水星质量的黑洞放在地球上会怎样？ 毫无疑问黑洞会马上沉向地球质心，由于体重小质量大，可以说毫无阻碍就落向地心了。

别看它体积小，可它质量大啊，在它周围的引力将无可抵挡， 大量地球物质会落入其中，在物质落向黑洞过程中，由于互相挤压摩擦将产生高温并向外辐射，而物质落入黑洞的过程也将减慢黑洞向地心下落的速度。 在往返多次后，最终由于地球物质的减速，黑洞会慢慢停下来，停在地球的质心上。

物质下落过程中所产生的辐射，黑洞周围物质也将在高温下融化，然后落向黑洞，最终可能整个地球都会被高温辐射融化，由于地球自身的旋转，将慢慢形成一圈围绕黑洞的物质，但它不是平常所说的黑洞吸积盘，因为物质落向黑洞所产生的高温不足以使它们成为等离子体。而盘体离黑洞半径太大了，基本上保持目前地球的半径，由于两极融化的物质都落向赤道平面，部分落入黑洞，部分则在碰撞中被甩向外围，所以物质盘面实际上比目前地球半径还要大一点。

由于大量地球内部和两极的物质落入了黑洞，因此此时的黑洞质量不再是只有水星大小，根据目前地球较低的转速，我猜疯狂吸食结束后形成的黑洞将大于地球质量（我猜的……）。 而由于同一中心天体不同半径范围的环绕速度不同，越靠近中心转速越快，越远离中心则转速越慢，因此导致内层物质在绕转中被被外层物质减速并落向黑洞，其动量将传递到外层，导致随着更多的物质下落，物质盘的转速越来越快，并向更高轨道转移。随着更多物质下落，物质盘的半径会越来越大，由于半径增大，物质盘内物质的公转速度差会变小，摩擦也会变小，内层物质也就相对不容易被外层物质减速从而落入黑洞。所以在一段时间后，黑洞会相对稳定下来，一颗约20毫米的黑洞会缓慢的吸食巨大的物质盘。

故事到这里就要宣布结束了，因为接下来的吸食过程将持续漫长的时间，太阳熄灭之前都吸不完……

结局就是地球被这颗小黑洞解体并吞噬。

黑洞，广义相对论的产物，对于一颗不自转不带电的黑洞来说，它的所有质量都集中在一个被称为奇点的地方，奇点是一个无体积的点，因此黑洞的奇点拥有无穷的密度，由此带来了一圈被称为事件视界的奇异范围。

任何物体只要涉足事件视界，就如果掉进了十八层地狱，永无逃出的可能，包括宇宙中跑的最快的光。

由此看来，如果一个直径大小仅仅为一毫米的黑洞被放置在地球表面，那么事情的严重性绝不因黑洞的迷你尺寸而来的半点乐观。

实际上，虽然黑洞的尺寸只有一毫米，但这一毫米里所具有的质量，却达到了地球质量的12%，也就是7万亿亿吨左右，比月球的质量还要大。

很显然，这颗被放置在地球表面的小黑洞，将会对地球造成严重影响，影响包括但不限于以下情景：地球开始变形、开始四分五裂、内部高温物质被暴露在外、地表生物急速死去。。。

等一切尘埃落定之后，地球消失了。

最后提一句：有人认为这么小的黑洞，会由于霍金辐射而迅速消失，因为不会对地球产生大影响，但实际上，这枚小黑洞，即便不吞噬外界质量，单靠霍金辐射来自我蒸发，那需要的时间也远超宇宙现在的年龄。
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