引力最最弱的基本作用力，為什么還能坍縮出恐怖的黑洞？

通過對微觀世界的不斷探索，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)自然界存在四種基本作用力，分別是強力，弱力，電磁力和引力。

下面先簡單了解一下這四種基本作用力，更有利于我們對引力的理解。

首先來說最強的作用力，強力。其實從名字就能看出來，強力是非常強大的，如果強力的大小是1，那么排名第二的電磁力只有173分之一，第三的弱力為10的負15次方，最弱的引力只有10的負39分之一。

強力體現(xiàn)在微觀領(lǐng)域，能夠把質(zhì)子中子，夸克與夸克結(jié)合在一起，因此這種力量非常強大，不然就不會形成穩(wěn)定的原子核。

假設(shè)我們想把原子核揉碎，就需要克服強大的強力，目前來看方法只有兩種。

第一，利用強大的粒子對撞機，讓兩束粒子以非常接近光速的速度發(fā)生碰撞，碰撞瞬間產(chǎn)生超強的能量，足以敲開原子的外殼，如此這樣兩個核子就能融合在一起，形成新的物質(zhì)。

第二，就是我們經(jīng)常說的核聚變，在極度高溫高壓下，原子外圍的電子會成為自由電子，然后不同的核子之間會發(fā)生融合，突破強力的作用形成新物質(zhì)。

這個過程就相當于把核子“掰開”，進行重新組合，而“掰開”原子核需要克服的就是強力，需要極其強大的外部能量才能做到。

強力作用只會表現(xiàn)在非常小的尺度，需要在10的負15次方米的范圍內(nèi)，才能起作用，因此日常生活中我們根本感受不到強力的影響。

弱力

相比強力，弱力的作用距離更短，只有在電子，中微子，夸克層面才能發(fā)生作用，因此我們在宏觀世界也不能看到弱力的存在。

不過，我們所在的宏觀世界存在很多現(xiàn)象，都是由弱力引起的，比如說普遍存在的輻射現(xiàn)象，像X射線，阿爾法，貝塔和伽馬射線中的粒子，都是靠弱力從原子核內(nèi)部把它們拋射出來。

電磁力

電磁力是我們現(xiàn)實生活中最常見的力。除了引力之外，我們能感受到的力，全部都是電磁力，比如說摩擦力，彈力，機械力，還有電波聲波等，本質(zhì)上都是電磁力。

電磁力主要體現(xiàn)在帶電粒子之間，具體來講就是同電荷排斥，不同的電荷吸引。電磁力是依靠光子來傳遞的，具體來講光子的交換產(chǎn)生電磁力。不過這里的光子并不是實體光子，不是我們每天看到的光子，而是虛光子，是虛擬的，因此并不能被我們直接探測到。

最后就是引力。

上物理課上我們都學(xué)過引力，牛頓在幾百年前就提出了偉大的萬有引力定律，認為任何兩個物種之間都存在引力。不過對于引力的本質(zhì)，愛因斯坦有著不同的看法，他認為引力并不是一種力，只是時空彎曲的結(jié)果而已。

不管引力的本質(zhì)是什么，也不管引力是否真的存在，都不影響我們對它的研究，因為所謂的引力和引力本質(zhì)，更多的也只是人類的一種定義而已，我們并不能否認物體之間的相互吸引作用。

毫無疑問，引力是四種基本作用力中最弱的力，從兩個方面可以明顯看出來。

第一，在分子原子等微觀層面，相比較其他三種力，引力作用幾乎完全可以忽略不計，幾乎不會帶來任何影響。

第二，即便是在宏觀世界，我們可以輕松對抗引力。比如說成年人可以輕松舉起一個嬰兒，要知道，你在完成這個動作的時候，是在對抗整個地球?qū)雰旱囊Α?/p>

不過，引力雖然很微弱，卻有一個致命的“殺手锏”，引力的作用范圍可以延伸到無限遠。也就是說，不管距離有多遠，兩個物體都會產(chǎn)生引力，引力強度與物體的質(zhì)量成正比。

這就表明，只要讓質(zhì)量不斷累積，雖然微弱的引力也可以非常大，甚至可以無限大。

引力的這種特性，也是宇宙中不斷誕生出各種詭異天體的原因所在，比如說地球，太陽，白矮星，中子星，還有更恐怖的黑洞。

理論上講，任何物體只要被濃縮在自己的史瓦西半徑內(nèi)，都可以憑借引力作用坍縮為一個黑洞。那么，具體是如何坍縮為黑洞的呢？

黑洞，通常都是大質(zhì)量恒星在死亡過程中，無限向內(nèi)坍縮形成的。具體來講是這樣的。

在生命周期內(nèi)，恒星都能保持穩(wěn)定，這是因為恒星自身的引力，與核聚變產(chǎn)生的巨大外推力一直保持微秒的平衡，讓恒星既不會因引力作用迅速向內(nèi)坍縮，也不會因核聚變爆炸成“碎片”，這也是太陽等恒星能保持數(shù)十億年穩(wěn)定的原因所在。

不過，隨著恒星氫燃料的逐漸減少，核聚變的威力開始下降，引力開始占據(jù)上風(fēng)。而一旦核聚變完全停止，引力就是徹底占據(jù)主導(dǎo)作用，恒星物質(zhì)開始急劇向內(nèi)坍縮，但通常并不會無限向內(nèi)坍縮。

這是因為“電子簡并壓”和“中子簡并壓”的存在，這兩種力量通常會對抗引力，讓引力不會無限向內(nèi)坍縮。這兩種力量到底是什么呢？

根據(jù)泡利不相容原理，兩個微觀粒子不能處于相同的量子態(tài)，比如說電子，在一個量子態(tài)只能有一個電子，如果有其他電子在引力作用下試圖進入另一個電子的量子態(tài)，就會產(chǎn)生強大的電子簡并壓，這種力量很強大，阻止恒星在引力作用下繼續(xù)探索。

不過，如果恒星質(zhì)量很大，連電子簡并壓也阻止不了引力，結(jié)果就是電子繼續(xù)被壓縮，一直被壓縮到原子核上，與質(zhì)子結(jié)合形成中子，這就是中子星的由來。

而中子之間存在更強大的“中子簡并壓”，阻止引力造成的進一步坍縮。但是剛才講了，只要物體的質(zhì)量足夠大，就會形成足夠大的引力。因此只要恒星質(zhì)量足夠大，中子簡并壓也不是引力的對手，結(jié)果就是所有的中子被無限壓縮，最終壓縮到一個體積無效小的空間內(nèi)，所謂的“奇點”，也就是黑洞。

黑洞和奇點，是超乎我們認知的存在方式，人類目前已知的所有大自然法則在黑洞面前都失效了。科學(xué)家們大膽猜測，黑洞和奇點很可能不屬于四維時空，而是高維度的存在。

這就是引力作用力產(chǎn)生的黑洞。引力雖然微弱，但架不住質(zhì)量足夠大，就可以形成足夠強大的引力，誕生出黑洞這樣詭異的天體。

最后，也有科學(xué)家猜測，引力之所以如此微弱，有可能是部分引力泄漏到了高維度空間，而這種猜測也被應(yīng)用到了著名科幻電影《星際穿越》里，男主人公在五維度時空可以通過引力與女兒“交流”！

不過，有關(guān)高維度的概念目前更多的還是猜測，并沒有在實驗中證實。