黑洞中的奇点是什么?

Question

如题所述

Answer 1

奇点 读音：qí diǎn 英文：singularity 一个存在又不存在的点！ 空间——时间的具有无限曲率的一点，空间——时间在该处完结。经典广义相对论预言奇点将会发生，但由于理论在该处失效，所以不能描述在奇点处会发生什么。 作为一个世界的发生之初,它应该具有所有形成现在宇宙中所有物质的势能,而这种势能----正是我们所言的能量,我们可以想象,能量是一种无形的东西的,所以奇点是无形的.也就是说宇宙的奇点所具有的势能是无形的,他只是一种很奇妙的存在而已.你能想象的到. 同时我们还可以想象,在某一点上宇宙奇点的这一势能平衡被打破,于是乎能量便不断转换为物质,而经过若干年而形成了我们现在的宇宙---物质与能量的共生体. 然而我们不能想象的出的是什么东西引发了这一奇点势能平衡的被破坏. 奇点是没有大小的“几何点”，就是不实际存在的点，这是很令人难于理解的。令人难于理解的还有，没有大小的奇点物质竟然是能级无限大的物质。这些是同我们现有的理论和观念不相合的。 奇点是数学概念，即分母极限为0的情况，通常来说就是产生无穷大解的表达式，这种情况数学计算实效。 补充：所有不满整体性质的个别点，在数学上都可以称为奇点。 物理学上面的奇点，多见于描述黑洞中心的情况。此时因为物质在此点密度极高，向内吸引力极强，因此物质压缩在体积非常小的点，此时此刻的时空方程中，就会出现分母无穷小的描述，因此物理定律失效。奇点是天体物理学概念,认为宇宙刚生成时的那一状态. 引力奇点（Gravitational singularity�6�0）是大爆炸宇宙论所说到的一个“点”，即“大爆炸”的起始点。该理论认为宇宙（时间－空间）是从这一“点”的“大爆炸”后而膨胀形成的。奇点是一个密度无限大、时空曲率无限高、热量无限高、体积无限小的“点”，一切已知物理定律均在奇点失效。 我们熟知的物理学定律失效的地点。奇点一般被看成点，但原则上它们可以取一维的线或甚至二维的膜的形式。按照广义相对论的方程式，只要形成了一个无自转的史瓦西黑洞，该黑洞视界内部的物质必然在引力作用下塌陷成一个密度无穷大的点，即奇点(见彭洛斯，罗杰)。宇宙从大爆炸开始的均匀膨胀就是这种黑洞坍缩的镜像反转，意味着宇宙诞生在一个奇点中。 在以上两种情况下，方程式都没有考虑量子理论。当我们处理的物体小于普朗克长度，或时间短于普朗克时间时，已知的物理学定律，包括广义相对论，看来真会失效。这意味着，在那样的尺度上，合情合理的设想将是，向奇点坍缩的物质受到量子过程的影响，有可能‘反弹’而转为向外膨胀到另一组维度中去。有入主张，大爆炸‘奇点’实际上就是这样一种反弹。 加州理工学院的理论物理学教授基普·桑尼把量子奇点说成是引力将空间和时间彼此‘分离’的地方，然后再将时间概念和空间明确性一一破坏，留下来的是一个任何东西都可能从中出现的‘量子泡沫’(《黑洞和时间翘曲》，476-477页)。奇点——尤其是与自转黑洞和裸奇点(如果存在的话)相关联的奇点——甚至可能容许实现时间旅行。

Answer 2

　１９７４ 年, 年仅３２ 岁的斯蒂芬·霍金发表了黑洞蒸发理论, 其实早在４年前２８ 岁时, 他就曾经提出过膨胀宇宙的奇点定理: 在宇宙的初创期不可避免地存在着奇点．

　　前文讲过, 在通常黑洞的中心存在着奇点, 在旋转黑洞的赤道上存在着环状的奇点．在介绍黑洞、大爆炸、大塌缩的读物里, ＂奇点＂这个陌生的名词频频出现．既别扭又难懂, 难道就找不到其它的表达方法吗? 读者们大概都有这样的抱怨．

　　但是, 我们只能原样照搬地使用这个数学名词．所谓奇点, 浅显易懂地说 (也许笔者的解释并不浅显易懂) , 是一个非常奇特的点, 它存在于黑洞中以及大爆炸的起始点、大塌缩的终结点．

　　前面讲过, 在数学上当分数的分子为有限值, 而分母变成零时, 或者三角函数里的正切函数tanx 当x 成为９０ 度时的值都是无穷大．当x 从８９度开始渐渐接近９０ 度时, tanx 的值就无限地接近正无穷大；反过来当x从９１ 度开始一点点地变小接近９０ 度时, 函数值将无限地接近负无穷大；当x 正好是９０ 度时, 函数值 (的绝对值) 为无限大, 无法判定其正负．数学上的奇点就是如此奇妙的点．

　　虽然简单地使用了无穷大, 但是笔者个人认为这样的数在物理学里是不存在的……人们为了进行加减乘除开平方等各种数学计算, 引入了分数、无理数、负数等等, 但是无论什么数都不许被零除, 在每一所学校里教师都这样严格地教导学生．无穷大只是嘴上说说而已, 实际中从不使用．比如: 我们说宇宙的大小为１５０ 亿光年, 尽管极为广阔, 但绝不是无穷大．

　　笔者认为, 把数学套用到物理的现实世界时, 所谓无穷大的数只是不得已而暴露出的不真实的数值．尽管是不真实的数值, 如果它能够给我们带来方便的话, 用之也无妨．

　　下面举个简单的例子．在物理问题中经常出现＂有个质量为m 的点＂之类的用词, 质点是为了把力学问题简化而设想的非现实的点状物体, 常有脑子好用且爱钻牛角尖的学生提出＂那个质点的密度是多大? ＂的问题, 令教师为难, 最合适的回答也许是＂不考虑质点的密度＂．事实上正是因为所处理的问题不涉及密度, 我们才放心地把＂质点＂的概念引入力学之中．

　　在物理学里, 对于 (认真去分析的话) 很奇怪的概念, 只要我们不是直接地研究它, 通常都采取默认的态度, 这样的事例很多．当其影响不可避免时, 则重新修正我们的思考方式．质点是力学中的约定俗成的概念．当我们分析发生在时空中的电子-光子相互作用时, 也会出现刚才说过的无穷大的困难, 该困难至今仍未得到完美的解决 (或理解) ．

Answer 3

密度相当大～乒乓球大，重量无可估量