「黑洞」能將包括光在內的物質納入囊中，是密度極高的集合體，那其密度究竟有多高呢？

施郁

（復旦大學物理學系教授）

我來解釋一下為什麼任何物體，乃至於光，都不能逃出黑洞。

你垂直向上扔一個東西。隨著它越來越高， 速度越來越低，直到速度為零，然後開始向下落落回地面。

為什麼？你知道，這是因為地球的引力。

現在再扔一次。還是用剛才這個東西。這次扔出去的速度大一點。一切還是與剛才一樣，但是最高的高度變高了。

換一個東西，再做一次。如果你觀察仔細，你會發現最高高度與這個東西的質量無關。 初始速度越大，能到達的高度越高。

從牛頓萬有引力定律，我們知道，地球對物體的引力，正比於地球的質量。所以可以想像，如果地球的質量可以變，質量越大，我們仍的東西所能到達的高度越低。

一方面，初始速度越大，所能到達的高度越高；另一方面，地球質量越大，所能到達的高度越低。

好了，如果你思考思考，也許會問這樣一個問題，物體的速度逼近光速，能到達到達無窮高嗎？

這可以從能量的角度來看，即使物體速度接近光速，如果地球的質量足夠大，物體的初始能量就變成了負的，因為引力勢能是負的。能量是守恆的。而物體在無窮遠感受到地球的引力勢能為零，所以即使在這裡速度為零，能量也是零，不能變成負的。所以即使物體原來速度接近光速，也不能到達無窮遠。

因為上面的討論實際上與物體質量無關，所以也可以用到質量為零的光，因為廣義相對論告訴我們，引力是時空彎曲，對任何物體都會影響，包括光。

總之，如果天體的質量（而不是問題中所說的密度）足夠大，即使是光都逃脫不了。這可以幫助理解黑洞。

當然，上面的討論只是啟發式的，借用了牛頓引力理論，但是可以定性地幫助理解。嚴格的討論要用廣義相對論。

這個問題沒有人可以回答，能夠準確回答，2018年諾貝爾獎就是你的了。不過我們可以從其它一些東西上來猜測黑洞密度。

黑洞，是一個體積無限小，密度無限大的特殊天體。密度無限大？究竟有多大？沒有確切定論。

我們其實可以藉助中子星來推測它的密度。中子星是宇宙中目前人類觀測除了黑洞之外密度最高的天體。是大質量恆星演化到末期，經由重力崩潰發生超新星爆炸之後，可能成為的少數終點之一。

質量沒有達到可以形成黑洞的恆星在壽命終結時塌縮形成的一種介於白矮星和黑洞之間的星體。

如果中子星內部的壓力足夠強大，壓碎了中子，以我們無法想像的密度收縮，就極有可能形成黑洞。

這樣一說，其實中子星和黑洞還真有一定的關係。 那麼，中子星的密度有多高呢？據推測，中子星的密度為每立方厘米，8×10的13次方克至2×10的15次方克之間也就是每立方厘米的質量為8千萬到20億噸之巨！此密度也就是原子核的密度，是水的密度的一百萬億倍。注意是厘米。這是什麼概念？密雲水庫最大峰值蓄水量也不過20億噸。不要忘了密雲水庫是京津唐地區第一大水庫，華北地區第二大水庫。相當於一個小時候玩的玻璃珠大小的質量就有一個密雲水庫的水重。

20億噸！可想而知如果換作黑洞更是個誇張得不得了的數據。 或許有一天，我們終將揭開黑洞之謎。

為了解黑洞的密度有大，我們先來簡單了解一下黑洞的結構。根據現有的理論，質量足夠大的恆星在死亡時，核心的物質會被自重壓縮到一個無限小體積的區域——奇點。而奇點周圍的空間被強烈彎曲，即使是擁有最快速度的光也不能從中逃逸出來，光無法逃脫的範圍就被稱作黑洞。這個範圍的邊緣被稱作事件視界，它到奇點的距離則被稱作史瓦西半徑。

由於黑洞的特殊結構，黑洞的奇點的密度為無窮大。但如果以事件視界作為黑洞的外圍，黑洞的平均密度則就不是無窮大。根據逃逸速度的公式，我們可以推導出黑洞的史瓦西半徑r的計算公式如下：

其中G為萬有引力常數，M為黑洞的質量，c為真空中的光速。

只要用黑洞的質量除以體積，就能得到黑洞的平均密度計算公式：

在上式中，唯一會發生變化的是黑洞質量。結果就是，黑洞的平均密度反比於它的質量平方，這意味著黑洞的質量越大，它的平均密度反而越低。對於一些質量很小的黑洞，它們具有極高的平均密度。理論上，由恆星坍縮形成的黑洞，其質量下限為太陽的3倍，那麼，這種黑洞的平均密度可達2×10^18 kg/m^3，相當於水的密度（4 ℃，1個標準大氣壓）的2000萬億倍。

而對於超大質量黑洞，它們的平均密度相比恆星級黑洞要低很多，比如擁有430萬個太陽質量的銀河系超大質量黑洞——人馬座A*，它的平均密度約為1×10^6 kg/m^3。當超大質量黑洞的質量達到足夠高的地步時，它的平均密度甚至還會低於空氣。在標準狀況下，即0 ℃，1個標準大氣壓，空氣的密度約為1.293 kg/m^3，當黑洞的平均密度也為這個數值時，其質量約為太陽的38億倍。目前，天文學家已經在宇宙中找到了很多質量超過太陽上百億倍的超大質量黑洞，其中最高的可達太陽的660億倍，這些黑洞的平均密度則會遠低於空氣。

靈機一現，標準答案。

激光刀，切割鋼鐵，切除腫瘤，那得有多高的溫度啊！倘若問激光有多高溫度，那麼這個提問不成立，因為激光本身沒「溫度」這一個屬性。同樣，不能用「密度」來描述黑洞。具體用啥指標來描述，目前應不（十分）清楚，只是猜測那個方位有個未知的東西，先起個小名叫黑洞……咋來的，咋回事，啥好勁，上哪兒去？都在探索和爭論中。

謝謝友邀請！根據目前的科學研究成果，大質量恆星（超過幾十倍太陽質量）在引力塌縮下會形成黑洞，也可能還存在其他的黑洞形成方式，當無窮的物質被引力壓縮到體積無限小的奇點，轉速接近光速，肯定成為密度無限大引力無限的超級天體，所謂黑洞視界只是光無法逃逸的黑洞引力範圍並非黑洞本身的體積，因此黑洞具有無限的密度和引力，當然在奇點所有的物理法則都不起作用，實際情況有待進一步的天體物理研究成果！

一方面，黑洞無毛。由於黑洞只有質量，電荷，角動量三個物理量，因此從這個意義上來說，黑洞因為沒有體積這個物理量，密度概念對黑洞無意義。另一方面，黑洞有其研究意義上的表面，即它的視界，所以，黑洞又具有某種意義上的平均密度概念，即質量除以它的視界半徑形成的球體體積，從而我們可以得知，質量越大的黑洞密度越低，對於銀心這樣幾百萬太陽質量，視界半徑約等於木星軌道的超大質量黑洞來說，平均密度比地表空氣高，但比水低。

原創思想，黑洞不是`洞』，它的正確稱呼應該是質量奇點，即質量巨大，體積無窮小的點，故密度為無窮大。質量奇點只有質量，沒有能量，其質量不能轉換為能量，它是能量的對立面和冤家對頭。質量奇點勘稱是物質粉碎機，它用其強大的引力將物質吸引到周圍形成積吸盤，並將物質解體成為質量奇點和伽馬射線，質量奇點進入視界同質量奇點合併，而伽馬射線輻射出去，本人相信，天文學觀測到的伽馬射線暴來自黑洞。

黑洞引力再大也應該有個體積，因為黑洞的質量是不一樣的，普通恆星塌縮形成的黑洞和星系中央的黑洞，質量能差幾億倍，那體積肯定不一樣，只不過黑洞目前僅僅還是理論上存在的天體，實際無法觀測到的，所以關於黑洞有太多奧秘等待人類去探索！