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裸奇点是什么?宇宙中是否存在裸奇点?

2019年07月20日 00:38:00 浏览:49097次 来源:宇宙探索未解之谜 供稿

        简单地说,黑洞由奇点和事件视界构成。奇点是黑洞内部的一个物质密度趋于无穷大的点。在奇点上,时空曲率趋于无穷大,所有物理定律都失效。事件视界就是黑洞的边界,在事件视界之内时空弯曲到连光也无法逃脱。于是,我们根本就无法观测到黑洞内部的情况,黑洞也正因此而得名。

 

        比黑洞还要匪夷所思,宇宙中是否存在裸奇点?

 

         黑洞是广义相对论所预言的宇宙中的一种奇特天体。在经过长期的研究与观测后,黑洞的存在目前已被确认,成为科学界的一大共识。

 

        这是否意味着我们永远也无法窥见奇点的奥秘了?爱因斯坦的广义相对论的另一个预言似乎让我们看到了一丝曙光。广义相对论方程的一个解表明,在宇宙中可能存在不被事件视界所包围的奇点,即裸奇点。与黑洞不同,光与粒子有机会从裸奇点逃脱。这听起来似乎相当匪夷所思,但却使得观测奇点成为了可能。

 

        据悉,宇宙大爆炸的奇点就是一个裸奇点。不过,想要回望一百三十几亿年前的这个奇点几乎是不可能的。那么,除此之外,宇宙中是否还存裸奇点呢?对此,霍金和两位物理学家基普·索恩、约翰·普雷斯基还打过赌。霍金认为宇宙中不可能存在裸奇点。然而,科学家于1997年用超级计算机证明了,恒星在特定的条件下坍缩时,理论上是可以产生裸奇点的。本次赌约以霍金认输而告终。

五维黑洞可产生“裸奇点”

 

        虽然理论与模型都支持裸奇点的存在,但是迄今为止也没人在宇宙中找到任何相关的证据。关于宇宙中是否存在裸奇点的问题至今也没有定论。裸奇点一旦被发现,对天体物理学产生的影响无疑是巨大的。因为对裸奇点的观测与研究,将极大地促进量子引力理论的发展。

 

        来自剑桥大学和伦敦玛丽女王大学的研究人员使用电脑模型,对薄环形黑洞进行了模拟。环形模型演变成了几个凸起物,而连接凸起物的条带随时间推移变得越来越细,最终断裂成为小规模黑洞;这一现象与关闭水龙头时,水龙头内流出的细流形成水滴的现象相类似。

 

        尽管“环形黑洞”早在2002年就被理论物理学家们“发现”,但在此次研究中才第一次成功使用超级计算机对其进行动态模拟。此次研究可能打破相对论等式。

 

        广义相对论是引力认识的基础,从宇宙繁星到寻路GPS,人类社会的方方面面均基于爱因斯坦的等式。相对论认为物质会造成周围时空的扭曲,从而产生引力。奇点是时空中的一点,该处的引力十分强烈时,时空和其他物理规则都不再适用。广义相对论预测,奇点存在于黑洞中心,为视界线所环绕。奇点也被称为“有去无回的点”,强大的引力使得逃离没有半点可能,因此无法从外部对奇点进行观察。

 

        合作研究者,来自剑桥大学应用数学与理论物理系的博士生Markus Kunesch表示,只要奇点保持在视界线之后,相对论仍能成立,不会造成麻烦,宇宙监察假设也是这样认为的。只要宇宙监察假设仍然有效,我们就能预测,未来社会不会被黑洞吞没。

 

        但是,如果奇点位于视界线外,无限大的物质密度将使物质崩溃,却无人知晓究竟发生了什么。另一位研究者,博士生Saran Tunyasuvunakool认为,如果广义相对论被打破,它就不再是解释宇宙的独立理论,一切都将天翻地覆。如果爱因斯坦的理论被推翻,人类需要可以替代其解释宇宙的理论。

 

 

排名不分先后

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