引力奇点

✍ dations ◷ 2025-11-28 22:51:03 #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

  • 中东呼吸综合症中东呼吸综合征(英文缩写:MERS)是一种由中东呼吸综合征冠状病毒(前称“2012年新型冠状病毒”)所引起的新型人畜共患的呼吸系统传染病。患者常见的症状为发热、咳嗽、喉咙痛或胸痛
  • 非特异性间质性肺炎非特异性间质性肺炎(Non-specific interstitial pneumonia,简称NSIP)属于一种特发性间质性肺炎。症状包含咳嗽、呼吸困难,以及疲倦。目前认为属于一种自体免疫有关,可能为未分化
  • 林罗山《林罗山诗集》 《林罗山文集》四配颜回 · 孟子 · 曾参 · 孔伋日本藤原惺窝 · 林罗山 · 室鸠巢新井白石 · 雨森芳洲朝鲜薛聪 · 权近 · 吉再 · 安珦 ·
  • 委内瑞拉社会主义统一党委内瑞拉统一社会主义党(西班牙语:Partido Socialista Unido de Venezuela,缩写为PSUV)是目前委内瑞拉的执政党和最大的左翼政党。该党成立于2007年10月20日,由委内瑞拉总统乌戈
  • 美国大都市圈美国大都市圈(英语:Megaregions of the United States)是指一些由美国城市组成的集群网络。据估计,这些大都市圈的人口将会于2025年增长至700万至6300万不等。而美国2050项目,一
  • 弗雷德里克六世 (丹麦)弗雷德里克六世(Frederik 6.,1768年1月28日-1839年12月3日)是1808至1839年间的丹麦国王,和1808至1814年间的挪威国王。母亲是英国公主卡罗琳·玛蒂尔。弗雷德里克六世于1784至180
  • 战略武器限制谈判限制战略武器谈判(Strategic Arms Limitation Talks, SALT)首度举行于1963年,谈判双方的美苏两个超级大国,目的在于减少双方毁灭性核子武器。迄今近50年以来,进行的相关协议有八
  • 硫化镧硫化镧是一种无机化合物,化学式为La2S3。硫化镧可由硫化氢气体和氧化镧或氯化镧反应得到:也可由硫和镧按化学计量比反应得到。
  • 樊嘉 (肝肿瘤外科学家)樊嘉(1958年3月-),出生于江苏昆山,籍贯江苏江都,中国肝肿瘤外科学家,复旦大学附属中山医院外科教授。2017年当选为中国科学院院士。1983年毕业于南通医学院,1989年在南京铁道医学院
  • 哈拉尔德·罗泽哈拉尔德·罗泽(德语:Harald Rose,1935年2月14日-),生于不来梅,德国物理学家。1964年于达姆施塔特工业大学取得理论电子光学物理硕士学位。1976年到1980年任纽约州卫生部门的首席研