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引力奇點

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引力奇異點(英語:Gravitational singularity),也稱時空奇異點spacetime singularity)或奇點,是一個體積無限小、密度無限大、引力無限大、時空曲率無限大的,在這個點,目前所知的物理定律無法適用。[1]例如大爆炸之前的宇宙奇點英語Initial singularity

當前的理論推測,當一個物體落入黑洞裡並趨近位於中心的奇點時,這物體會因不同部位受到增強的吸引力而被拉長,為潮汐力,或稱麵條化,最終完全失去維度並無可挽回地消失於奇點。 外界觀測者在安全的距離外,對這事件的觀測則會完全不同。根據相對論,外界觀測者會看到物體隨着趨近於黑洞而變得越來越慢,最終在事件視界完全停止,而從來沒有真正落入黑洞。

奇點的存在常被用來作為廣義相對論失效的證明,這是意料之內的,因奇點存在於量子效應顯著的狀況中。可以想像,將來某種與量子引力的聯合理論(如目前研究的超弦理論)能夠無需奇點來解釋黑洞,但這種理論還需要很多年。

根據宇宙審查假說,黑洞的奇點保持隱藏在事件視界後面,事件視界內的光線無法逃逸,因此無法直接對其觀測。假想所允許的唯一的例外(稱為裸奇點)是大爆炸理論一開始的大爆炸。根據廣義相對論,在大爆炸發生以前,宇宙的初始狀態為一奇點。根據大爆炸理論廣義相對論量子力學會在奇異點處失效;但量子力學實際上並不容許粒子佔據比自己波長小的空間。

兩種最重要的時空奇點的類型分別是曲率奇異點錐形奇異點廣義相對論預言奇點存在於黑洞之內:任何恆星因引力塌縮至小於其史瓦西半徑後會形成黑洞,產生一個被事件視界包圍的奇異點(同樣,黑洞形成的理論並沒有考慮量子力學)。這種奇點被稱為曲率奇異點。

有數學推導指出,物質會被奇異點破壞,消失於三維空間,以二維的形式存於黑洞表面,而其二維數據理論上可以重現於三維空間。這使科學家推測世界實際為二維數據,而三維空可能只是被二維數據所投映。

按奇點的本性,我們有可能永遠無法完全描述或了解黑洞中心的奇點。雖然觀測者可以向黑洞中心發送信號,但是黑洞內部仍然難以獲取資訊,至今只能單靠理論推測,無法取得實驗數據證明奇點確實存在。

參考

  1. ^ Mastin, Luke. Singularities [奇點]. Black Holes and Wormholes. The Physics of the Universe. 2009 [2014-12-24].