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什么是裸奇点?黑洞的中心究竟是什么?什么是大爆炸奇点?

2022-12-08 02:51:57 来源:盘龙历史网

  这些就是我们所说的黑洞:一个密度无限的点,被位于史瓦西半径的事件视界所包围。据《量子杂志》报道,事件视界“保护”了奇点,防止外部观察者看到它,除非他们穿越事件视界。

  物理学家长期以来一直认为,在 GR 中,所有像这样的奇点都被事件视界包围,这个概念被称为宇宙审查假说——之所以这么命名是因为有人推测宇宙中的某些过程阻止(或“审查”)奇点被可见。然而,计算机模拟和理论工作提出了暴露(或“裸”)奇点的可能性。裸奇点就是这样:一个没有事件视界的奇点,完全可以从外部宇宙观察到。这种暴露的奇点是否存在仍然是一个颇有争议的话题。

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  黑洞的中心究竟是什么?

  因为它们是数学奇点,没有人知道黑洞的中心到底是什么。为了理解它,我们需要一个超越 GR 的引力理论。具体来说,我们需要一种量子引力理论,根据宇宙物理学,可以在非常小的尺度上描述强引力的行为。

  修改或取代广义相对论以取代黑洞奇点的假设包括普朗克星(一种高度压缩的奇异物质形式)、引力星(一种由奇异引力支撑的薄物质壳)和暗能量星(一种奇特的真空能量状态,其行为类似于黑洞)。迄今为止,所有这些想法都是假设的,真正的答案必须等待量子引力理论。

  什么是大爆炸奇点?

  假设广义相对论成立的大爆炸理论是宇宙历史的现代宇宙学模型。它还包含一个奇点。在遥远的过去,大约137.7亿年前,根据大爆炸理论,整个宇宙被压缩成一个无限小的点。

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  物理学家知道这个结论是错误的。尽管大爆炸理论从那一刻起在描述宇宙历史方面取得了巨大成功,就像黑洞一样,奇点的存在告诉科学家,这个理论——同样是 GR——是不完整的,需要更新。

  大爆炸奇点的一种可能解决方案是因果集理论。在因果集理论下,时空不像 GR 那样是一个平滑的连续体,而是由离散的块组成,称为“时空原子”。在英国利物浦大学研究这一主题的物理学家布鲁诺·本托 (Bruno Bento) 告诉 Live Science:“由于没有什么比这些‘原子’中的一个更小,奇点是不可能的。”

  Bento 和他的合作者正试图用因果集理论取代大爆炸的最早时刻。在那些最初的时刻之后,“在远处的某个地方,宇宙变得足够大并且‘行为良好’,以至于连续时空近似成为一个很好的描述,GR 可以接管以重现我们所看到的。”本托说。

  虽然对大爆炸奇点问题没有普遍接受的解决方案,但物理学家希望他们能尽快找到解决方案——而且他们正在享受他们的工作。正如 Bento 所说:“我一直对宇宙着迷,而且现实中有很多东西,大多数人都会将其与科幻甚至幻想联系起来。”


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