引力奇点

✍ dations ◷ 2025-11-29 13:10:27 #天体物理学,广义相对论,科学哲学,洛伦兹流形

引力奇点(英语:Gravitational singularity),也称时空奇点(spacetime singularity)或奇点,是一个体积无限小、密度无限大、引力无限大、时空曲率无限大的点,在这个点,目前所知的物理定律无法适用。例如黑洞的中心和大爆炸之前的宇宙奇点(英语:Initial singularity)。

当前的理论推测,当一个物体落入黑洞里并趋近位于中心的奇点时,这物体会因不同部位受到增强的吸引力而被拉长,为潮汐力,或称面条化,最终完全失去维度并无可挽回地消失于奇点。外界观测者在安全的距离外,对这事件的观测则会完全不同。根据相对论,外界观测者会看到物体随着趋近于黑洞而变得越来越慢,最终在事件视界完全停止,而从来没有真正落入黑洞。

奇点的存在常被用来作为广义相对论失效的证明,这是意料之内的,因奇点存在于量子效应显著的状况中。可以想像,将来某种与量子引力的联合理论(如目前研究的超弦理论)能够无需奇点来解释黑洞,但这种理论还需要很多年。

根据宇宙审查假说,黑洞的奇点保持隐藏在事件视界后面,事件视界内的光线无法逃逸,因此无法直接对其观测。假想所允许的唯一的例外(称为裸奇点)是宇宙一开始的大爆炸,由于宇宙在大爆炸之前的初始状态为一奇点,广义相对论及量子力学会在奇点处失效,但量子力学实际上并不容许粒子占据比自己波长小的空间。

两种最重要的时空奇点的类型分别是曲率奇点和锥形奇点。广义相对论预言奇点存在于黑洞之内:任何恒星因引力坍缩至小于其史瓦西半径后会形成黑洞,产生一个被事件视界包围的奇点(同样,黑洞形成的理论并没有考虑量子力学),这种奇点被称为曲率奇点。

有数学推导指出,物质会被奇点破坏,消失于三维空间,以二维的形式存于黑洞表面,而其二维数据理论上可以重现于三维空间。这使科学家推测世界实际为二维数据,而三维空间可能只是被二维数据所投映。

按奇点的本性,我们有可能永远无法完全描述或了解黑洞中心的奇点。虽然观测者可以向黑洞中心发送信号,但是黑洞内部仍然难以获取信息,至今只能单靠理论推测,无法取得实验数据证明奇点确实存在。

相关

  • 负染色法负染色法(Negative stain)是一种染色方法,常用于不透光液体标本的镜检。由于其染色处理过程并非针对菌体本身,故又称“衬托染色法”、“间接染色法”。在负染色法中,标本不需要热
  • 黄热病黄热病(法语:la fièvre jaune ; 英语:Yellow Fever, Yellow Jack, Yellow Plague,俗称黄杰克、黑呕,有时又称美洲瘟疫)是一种急性病毒病。症状通常包括发烧、冷颤、食欲下降、恶
  • 醋酸钠乙酸钠(英语:Sodium acetate,化学式:CH3COONa),又名醋酸钠,晶体有无水和三水合物两种形式。无水醋酸钠(CH3COONa)为白色或灰白色的粉末,比重1.528,熔点324℃,溶于水,难溶于有机溶剂,水溶液
  • 最小平方法最小二乘法(英语:least squares method),又称最小平方法,是一种数学优化方法。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便的求得未知的数据,并使得
  • 历 (用品)历是一种日常使用的出版物,用于记载时间。每页显示一日的叫日历,每页显示一个月的叫月历,每页显示全年的叫年历。有多种形式,如挂历、座台历、年历卡等,近年又有电子日历。月历常
  • 铀-铅测年铀铅测年法是放射测年法中最早使用且准确度最高的测年方式,可测定距今100万年到45亿年的物体年代,例定精确度大约是测定范围的1%至10%。铀铅测年法依赖两个独立的衰变链,即半衰
  • 马蝇见内文虻科(学名Tabanidae),又名马蝇,是双翅目下的一科,其中昆虫主要靠吸食哺乳动物的血液维生。根据ITIS,虻科分为: 下科Chrysopsinae: Merycomyia Chrysops Neochrysops Silviu
  • 拍照摄影(英语:photography)是指使用某种专门设备进行影像记录的过程。一般我们使用机械照相机或者数码照相机进行静态图片摄影,静态摄影也会被称为照相。而摄影机(摄像放像机)则可以
  • 亚历山大·拉古林亚历山大·拉古林(Александр Павлович Рагулин,1941年5月5日-2004年11月17日)在莫斯科出生,是俄罗斯著名的冰球运动员,曾经获得10次世界冠军。评论认为他
  • 八排瑶八排瑶,是瑶族的一个分支,主要居住于连南瑶族自治县。信奉道教,以及拜盘古为祖先,聚居地方有多所盘王庙。八排瑶多数己被汉化,一般八排瑶的样子跟汉人没有两样。八排瑶的人主要姓