宇宙中的黑洞是一個(gè)奇葩的存在，但是黑洞也是一種天體，和恒星行星一樣有它的質(zhì)量，那么黑洞中物質(zhì)的密度有多大呢？這其實(shí)是一個(gè)很不好回答的問題，不好回答并不是說它不好計(jì)算，而是說它并沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)楹诙粗形镔|(zhì)的密度計(jì)算結(jié)果會(huì)有大有小，差別極大。
首先必須說一句，黑洞是不具有平均密度的，因?yàn)楹诙蠢锩娴奈镔|(zhì)或者說能量的分布是不可能平均的，就好像我們的地球，它的最外層是大氣層，其密度當(dāng)然不能和水和地表相比，然而地表物質(zhì)的密度也不能和地幔相比，地幔也不能和地核相比。通常天體內(nèi)部的物質(zhì)密度要比外面的物質(zhì)密度大一些，比如中子星，中子星表面的物質(zhì)密度大概是每立方厘米一億噸，然而在中子星的內(nèi)部，密度可能達(dá)到了每立方厘米一百億噸，所以黑洞很可能也是不一樣的，很多科學(xué)家認(rèn)為黑洞內(nèi)部有一個(gè)奇點(diǎn)，那個(gè)起點(diǎn)才是黑洞中物質(zhì)和能量的聚集之地，會(huì)占有整個(gè)黑洞質(zhì)量的絕大部分，所以在黑洞的視界內(nèi)部，其密度是不可能平均的。
但我們可以這么理解，就是把黑洞的質(zhì)量除以黑洞的視界體積，就可以得出黑洞的平均密度。不過黑洞的平均密度也并不是固定的，通常是越小的黑洞密度越大，越大的黑洞密度越小，而且差別極大。關(guān)于黑洞的質(zhì)量和體積的關(guān)系，有一個(gè)公式可以計(jì)算，這個(gè)公式就是史瓦西半徑公式，公式為R=2GM/c2，其中M是黑洞的質(zhì)量，G是引力常數(shù)，c是光速。因此，黑洞視界內(nèi)的體積就是V=4πR3/3=32πG3M3/3c^6，而平均密度ρ=M/V=3c^6/32πG3M2
根據(jù)這個(gè)公式，只要是知道黑洞的史瓦西半徑就可以知道黑洞的質(zhì)量，而如果知道黑洞的質(zhì)量則可以計(jì)算出黑洞的史瓦西半徑，那么有了半徑就能算出黑洞這個(gè)球體的體積，有了體積和質(zhì)量就能計(jì)算黑洞的密度了。
但是，從這個(gè)公式中也能看出，黑洞的平均密度和黑洞的質(zhì)量成反比。
我們根據(jù)史瓦西半徑公式計(jì)算地球變成黑洞的大小，其史瓦西半徑還不到1厘米，即0.88毫米，也就是說地球如果變成黑洞的話，其視界體積大概只是直徑不到兩厘米的一個(gè)小球，地球的質(zhì)量為59720億億噸，這樣計(jì)算的話，直徑一厘米的黑洞質(zhì)量可以達(dá)到4萬億億噸左右。
而如果太陽變成黑洞的話，其視界體積會(huì)達(dá)到直徑六公里，這明顯和地球變成黑洞是不成比例的，但是結(jié)果如此。對(duì)于質(zhì)量為10倍太陽質(zhì)量的黑洞，平均密度大約是每立方厘米2億噸，基本上就是原子核的密度，也就是中子星的密度（核心部位或達(dá)百億噸），所以比太陽大10到20倍的恒星，經(jīng)歷超新星爆發(fā)之后都會(huì)變成中子星。
銀河系中心黑洞的質(zhì)量大概是400萬個(gè)太陽，但是黑洞的直徑達(dá)到了4000萬公里左右，這樣算下來密度反倒沒那么高了，每立方厘米大概為一公斤，是水的一千倍。
宇宙中有一種被稱為類星體的天體，中心的黑洞非常巨大，個(gè)別甚至超過一百億倍太陽質(zhì)量，有一些大型星系中心的黑洞質(zhì)量也和這樣的黑洞差不多，這些質(zhì)量大到100億倍太陽質(zhì)量的黑洞，計(jì)算后的平均密度就是每立方厘米0.2毫克，比我們地球上的空氣還輕的多。
而如果把整個(gè)宇宙中的物質(zhì)換算成黑洞的話，物質(zhì)的密度則更加的稀薄，比我們所謂的真空還要空。每立方米僅有一個(gè)氫原子而已。
如果計(jì)算整個(gè)宇宙的質(zhì)量換算成黑洞的體積，則會(huì)發(fā)現(xiàn)另一種奇怪的現(xiàn)象，就是這個(gè)黑洞比現(xiàn)在的宇宙還要大的多，宇宙變成黑洞之后的規(guī)模遠(yuǎn)在千億光年之上，我們現(xiàn)在的宇宙的體積據(jù)計(jì)算大概是460億光年，所以這也讓我們不得不去懷疑我們正在膨脹中的宇宙是不是處在一個(gè)奇點(diǎn)爆炸后的巨型黑洞之中。
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