引力奇点

✍ dations ◷ 2025-04-04 11:16:00 #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

  • 黹部,为汉字索引中的部首之一,康熙字典214个部首中的第二百〇四个(十二划的则为第四个)。就繁体和简体中文中,黹部归于十二划部首。黹部只以左方为部字。且无其他部首可用者将部
  • 屏幕显示器(英语:display device),一种输出设备(Output device),用于显示影像及色彩。常见的显示器是电脑和电视的荧幕。最早的显示器是1922年的阴极射线管(CRT)Apple I首次为电脑带来显
  • 巨正则系综巨正则系综(英语:grand canonical ensemble)是正则系综的推广。是统计力学系综的一种。每个系综内的体系不仅可以和其他体系交换能量,也可以交换粒子,但系综内各体系的能量总和以
  • 超费米子超费米子就是超对称后的费米子,已经从费米子转变为了玻色子。目前只是一种假想粒子,粒子撞击器对它的探索仍在继续。
  • 坛之浦之战坛之浦之战(壇ノ浦の戦い)为日本平安时代末期1185年4月25日(元历2年/寿永4年3月24日)于日本长门国坛之浦(位于今山口县下关市)发生的一场战役,为源平合战的最后一战。1183年(寿永2年
  • 卷尾猴卷尾猴(学名Cebus capucinus),也叫白头卷尾猴、白面卷尾猴或白喉卷尾猴,是一种小型的新世界猴,生活在南美和中美的雨林地区。卷尾猴的体毛多为黑色,脸部周围为白色或黄白色,脸部和
  • 美国伊斯兰教伊斯兰教是美国第三大宗教,仅次于基督教和犹太教。2017年的一项研究估计,有345万穆斯林生活在美国,约占美国总人口的1.1%.。此外,50%的穆斯林是在本土出生和成长,而另外50%是外国出
  • 地黄地黄(学名: Rehmannia glutinosa),又称作芐、芑、生地、生地黄 、芑,为玄参科地黄属植物。地黄在传统纺织业中用作黄色染料,故得名。地黄的块根则为传统中药之一,最早出典于《神农
  • 乌撒乌蒙宣慰司乌撒乌蒙宣慰司是元朝云南行省所辖的一个宣慰司,位于中庆路东北,《中国行政区划通史·元代卷》对元史的解释认为乌撒乌蒙宣慰司也领有今云南西部和缅甸北部的部分军民府。“乌
  • 洛阳龙潭大峡谷洛阳龙潭大峡谷位于河南洛阳市新安县北部,是一条由紫红色石英砂岩经流水追踪下切形成的U型峡谷,全长12公里,谷内嶂谷、隘谷呈串珠状分布,是国家5A级旅游景区。2006年8月18日,大峡