取一立方厘米黑洞物质放在地球表面，它是会直接落入地心还是会爆炸？
这个问题很有趣，也牵扯到一些非常极端的物理学概念。简单来说，如果真的能取到一立方厘米的黑洞物质放在地球表面，那结果绝不会是平静的“落入地心”那么简单，更不会是所谓的“爆炸”那种我们日常理解的释放能量的方式。
我们先来拆解一下这个问题，看看“一立方厘米黑洞物质”到底意味着什么，以及黑洞本身是如何运作的。
黑洞的本质：质量与密度
黑洞并不是一个“空洞”，而是一个极其致密的物质团。它的名字来源于其强大的引力场，连光也无法逃脱。这个强大的引力场是由其集中在一个无限小的点（奇点）上的巨大质量产生的。
你提到的“一立方厘米黑洞物质”，这本身就是一个非常难以想象的概念。根据我们目前的物理学理解，黑洞的“物质”其实是坍缩到奇点上的，所以讨论它的体积是没有意义的。但如果非要我们想象一个“拥有黑洞性质的物质团”，并且它占据了一立方厘米的空间，那么关键在于它的质量。
一个微小的黑洞，比如一个质量非常小的黑洞，它的引力场会非常强。而如果它占据了我们所说的“一立方厘米”的空间，那么它在这个体积内就压缩了极其巨大的质量。
如果一立方厘米的黑洞物质真的出现在地球表面：
首先，我们必须明白，黑洞物质并非是我们通常意义上的固体、液体或气体。它是一种被引力压缩到极致的状态。
1. 引力塌陷：无法想象的强大引力
想象一下，一个体积只有一立方厘米，但却拥有哪怕是我们熟悉的“太阳质量”的物质，放在地球表面会发生什么？答案是，它会以一种我们难以理解的方式撕裂和吞噬周围的一切。
瞬间的加速度： 这个黑洞物质拥有的引力会瞬间变得无比巨大。地球本身就是由物质组成的，而地球上的所有物质，包括你，地球表面，大气层，都将受到这股强大引力的牵引。
潮汐力： 黑洞的引力之所以可怕，不仅仅是它有多大，还在于它在空间中分布不均。当你靠近一个黑洞时，距离黑洞越近的部分受到的引力远大于距离远的部分。这种引力差被称为“潮汐力”。在一立方厘米黑洞物质的边缘，引力就已经足以将你“拉伸”得不成样子，更别说整个地球。
物质的卷入： 地球表面的一切，包括你，会被以极快的速度拉向这个黑洞物质。这个过程会非常迅速，而且是全方位的。地球的岩石、海洋、大气，甚至我们所在的内部结构，都会被这股引力向中心拉扯。
2. “落入地心”的误解
“落入地心”这个说法，在一般情况下是描述物体受到地球引力作用而向下运动。但在这里，情况完全不同。这个黑洞物质的引力，远超地球本身的引力。它不会“随着”地球引力落入地心，反而是它会主导整个过程。
可以说，它会强行将地球的物质和它自身一起卷入一个更深的引力深渊。地球会开始向这个黑洞物质坍缩，形成一个扭曲而恐怖的景象。
3. 不是“爆炸”，而是“吞噬”和“坍缩”
我们通常说的“爆炸”，是指物质在短时间内释放大量能量，例如化学爆炸或核爆炸。黑洞物质的运作方式完全不同。它不是通过释放能量来“表现”自己，而是通过吸收能量和物质来增加自己的质量和引力。
没有气体膨胀： 爆炸通常伴随着气体的剧烈膨胀，产生冲击波。黑洞物质不存在这种“膨胀”过程。它只是一个引力奇点，周围的物质会被强行拉入。
吸积盘的形成： 在黑洞吞噬物质的过程中，周围的物质不会直线落入，而是会因为惯性绕着黑洞旋转，形成一个叫做“吸积盘”的结构。这个吸积盘中的物质因为剧烈的摩擦和碰撞，会变得非常热，发出强烈的辐射，这可能是我们能“看到”黑洞周围景象的唯一方式。但这个过程同样是吞噬，而不是爆炸。
不可逆的坍缩： 如果一立方厘米黑洞物质出现在地球表面，它会开始迅速吞噬周围的物质，包括整个地球。这个过程将是地球的最终命运——被一个引力极其强大的点彻底吸收。地球本身的物质会向这个黑洞物质坍缩，最终与它融为一体，或者被吸入其视界之内。
那么，这个过程有多快？
这取决于这个一立方厘米黑洞物质的具体质量。
如果它拥有一个宏观物体的质量（比如一千克）： 它的引力场相对于地球来说仍然很弱，可能只会对周围造成轻微的扰动，或者被地球引力“拖拽”着移动。但即便是这样，微量的黑洞物质也无法稳定存在于地球表面，它会继续吞噬周围的物质而成长，但过程会比较缓慢。
但题目设定的是“黑洞物质”，这意味着它本身就具有黑洞的性质，即极高的密度和极强的引力。 如果我们假设它拥有太阳质量，那么整个地球会在极短的时间内被撕裂并被这个黑洞物质吸收。这个时间可能只有几秒钟，甚至更短，取决于它最初赋予的质量有多大。想象一下，地球的质量是太阳质量的三十万倍左右，但黑洞物质一旦形成，它的引力就会非常集中。
结论：
一立方厘米的黑洞物质出现在地球表面，不会是“落入地心”或“爆炸”。它会以一种毁灭性的方式，开始吞噬和撕裂地球。它会迅速地将地球的物质拉向自己，形成一个吸积盘，释放出巨大的辐射（如果不是完全被吸收的话），最终导致地球整体坍缩到这个黑洞物质中。这是一个极其迅速和毁灭性的过程，整个地球会在极短的时间内被它摧毁和吸收。这个过程更像是一个瞬间发生的、由引力主导的“宇宙级吞噬”，而非我们通常理解的爆炸。
我们先来拆解一下这个问题，看看“一立方厘米黑洞物质”到底意味着什么，以及黑洞本身是如何运作的。
黑洞的本质：质量与密度
黑洞并不是一个“空洞”，而是一个极其致密的物质团。它的名字来源于其强大的引力场，连光也无法逃脱。这个强大的引力场是由其集中在一个无限小的点（奇点）上的巨大质量产生的。
你提到的“一立方厘米黑洞物质”，这本身就是一个非常难以想象的概念。根据我们目前的物理学理解，黑洞的“物质”其实是坍缩到奇点上的，所以讨论它的体积是没有意义的。但如果非要我们想象一个“拥有黑洞性质的物质团”，并且它占据了一立方厘米的空间，那么关键在于它的质量。
一个微小的黑洞，比如一个质量非常小的黑洞，它的引力场会非常强。而如果它占据了我们所说的“一立方厘米”的空间，那么它在这个体积内就压缩了极其巨大的质量。
如果一立方厘米的黑洞物质真的出现在地球表面：
首先，我们必须明白，黑洞物质并非是我们通常意义上的固体、液体或气体。它是一种被引力压缩到极致的状态。
1. 引力塌陷：无法想象的强大引力
想象一下，一个体积只有一立方厘米，但却拥有哪怕是我们熟悉的“太阳质量”的物质，放在地球表面会发生什么？答案是，它会以一种我们难以理解的方式撕裂和吞噬周围的一切。
瞬间的加速度： 这个黑洞物质拥有的引力会瞬间变得无比巨大。地球本身就是由物质组成的，而地球上的所有物质，包括你，地球表面，大气层，都将受到这股强大引力的牵引。
潮汐力： 黑洞的引力之所以可怕，不仅仅是它有多大，还在于它在空间中分布不均。当你靠近一个黑洞时，距离黑洞越近的部分受到的引力远大于距离远的部分。这种引力差被称为“潮汐力”。在一立方厘米黑洞物质的边缘，引力就已经足以将你“拉伸”得不成样子，更别说整个地球。
物质的卷入： 地球表面的一切，包括你，会被以极快的速度拉向这个黑洞物质。这个过程会非常迅速，而且是全方位的。地球的岩石、海洋、大气，甚至我们所在的内部结构，都会被这股引力向中心拉扯。
2. “落入地心”的误解
“落入地心”这个说法，在一般情况下是描述物体受到地球引力作用而向下运动。但在这里，情况完全不同。这个黑洞物质的引力，远超地球本身的引力。它不会“随着”地球引力落入地心，反而是它会主导整个过程。
可以说，它会强行将地球的物质和它自身一起卷入一个更深的引力深渊。地球会开始向这个黑洞物质坍缩，形成一个扭曲而恐怖的景象。
3. 不是“爆炸”，而是“吞噬”和“坍缩”
我们通常说的“爆炸”，是指物质在短时间内释放大量能量，例如化学爆炸或核爆炸。黑洞物质的运作方式完全不同。它不是通过释放能量来“表现”自己，而是通过吸收能量和物质来增加自己的质量和引力。
没有气体膨胀： 爆炸通常伴随着气体的剧烈膨胀，产生冲击波。黑洞物质不存在这种“膨胀”过程。它只是一个引力奇点，周围的物质会被强行拉入。
吸积盘的形成： 在黑洞吞噬物质的过程中，周围的物质不会直线落入，而是会因为惯性绕着黑洞旋转，形成一个叫做“吸积盘”的结构。这个吸积盘中的物质因为剧烈的摩擦和碰撞，会变得非常热，发出强烈的辐射，这可能是我们能“看到”黑洞周围景象的唯一方式。但这个过程同样是吞噬，而不是爆炸。
不可逆的坍缩： 如果一立方厘米黑洞物质出现在地球表面，它会开始迅速吞噬周围的物质，包括整个地球。这个过程将是地球的最终命运——被一个引力极其强大的点彻底吸收。地球本身的物质会向这个黑洞物质坍缩，最终与它融为一体，或者被吸入其视界之内。
那么，这个过程有多快？
这取决于这个一立方厘米黑洞物质的具体质量。
如果它拥有一个宏观物体的质量（比如一千克）： 它的引力场相对于地球来说仍然很弱，可能只会对周围造成轻微的扰动，或者被地球引力“拖拽”着移动。但即便是这样，微量的黑洞物质也无法稳定存在于地球表面，它会继续吞噬周围的物质而成长，但过程会比较缓慢。
但题目设定的是“黑洞物质”，这意味着它本身就具有黑洞的性质，即极高的密度和极强的引力。 如果我们假设它拥有太阳质量，那么整个地球会在极短的时间内被撕裂并被这个黑洞物质吸收。这个时间可能只有几秒钟，甚至更短，取决于它最初赋予的质量有多大。想象一下，地球的质量是太阳质量的三十万倍左右，但黑洞物质一旦形成，它的引力就会非常集中。
结论：
一立方厘米的黑洞物质出现在地球表面，不会是“落入地心”或“爆炸”。它会以一种毁灭性的方式，开始吞噬和撕裂地球。它会迅速地将地球的物质拉向自己，形成一个吸积盘，释放出巨大的辐射（如果不是完全被吸收的话），最终导致地球整体坍缩到这个黑洞物质中。这是一个极其迅速和毁灭性的过程，整个地球会在极短的时间内被它摧毁和吸收。这个过程更像是一个瞬间发生的、由引力主导的“宇宙级吞噬”，而非我们通常理解的爆炸。
网友意见
如果是中子星物质、白矮星物质，那毫无疑问会立刻退简并爆炸。但是黑洞……不同于通常意义的“物质”，更接近于一种空间结构。
打个不恰当的比方，你可以从一米的钢筋上取下5厘米，但是你没法从一套别墅里取出两平米。
对于中子星，我们已经有了若干种可能的模型，细化程度相当高，但是黑洞……由于事件视界的存在，很少有文章讨论其“内部”的结构，所以很难确定是否能“取出”黑洞的一部分。
至于一颗完整的1立方厘米（以史瓦西半径为边界）的黑洞，毫无疑问会坠入地心。
这个尺寸的黑洞质量已经与地球接近，地球物质（密度不超过14g/mL，相差几十个数量级）对于它而言不过是极其稀薄的气体（水和标况下空气密度也不过相差不到3个数量级），你可以把黑洞假象成一颗冲入一团星云的行星，二者相互绕转，相对于巨大的质量，阻力“微乎其微”。由于“星云”的密度呈不均匀的壳层分布，轨道为非封闭的复杂曲线。
黑洞的穿梭除了会引起小范围的激波和高热外，强大的潮汐力也会引起全球范围内潮汐运动，熔融的地球形状不断发生变化，温度不断升高，越来越亮。黑洞的轨迹也不断收缩，直到二者完成潮汐锁定，系统才会基本稳定。
由于角动量守恒，黑洞要吞噬地球需要很久很久。在此之前，物质坠入黑洞过程中释放的射线会持续加热地球，让地球成为太阳系最亮的崽[1]。
参考
- ^ 如果完全吞噬的话，物质在坠入黑洞之前会释放总能量会达到10^40焦耳量级的能量，大约相当于太阳上千万年释放能量的总和。
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