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  • 1 # 雪舞200324376

    這個嘛,首先還是要定義好洞。既然是洞,如果在這種情形下,出現其極端反應情形,會出現極軸現象,或沒有極點之說。這或者也是其周遭環境的質量性不斷增大而失去原來的對稱性質而欲瓦解這個黑洞所存在的現象。

  • 2 # 科技領航人

    在真實的宇宙中,黑洞不會存在奇點。通常,奇點是有缺陷的物理理論的非物理數學結果。當科學家們談論黑洞奇點時,他們是在談論我們當前理論中出現的錯誤,而不是實際上存在的物體。當科學家和非科學家談論奇異點時,就好像它們確實存在一樣,只是在顯示自己的無知。

    奇點是空間中存在無限密度的質量的點,這將導致具有無限曲率的時空。愛因斯坦的廣義相對論預測黑洞中將存在奇點,該理論在匹配實驗結果方面做得非常好。問題在於無限性在現實世界中永遠不存在。每當無窮無盡的理論出現時,這只是一個訊號,表明我們的理論過於簡單,無法處理極端情況。

    例如,考慮最簡單的物理模型,該模型可以準確地描述波如何在吉他弦上傳播。如果以共振頻率驅動這樣的琴絃,則最簡單的模型預測,即使您輕輕地驅動,琴絃的振動也會隨著時間呈指數增長,琴絃實際上是這樣做的。問題在於指數函式迅速接近無窮大,因此,該模型預測,以共振頻率驅動的吉他弦會隨著時間的流逝而振動,穿過月球,穿過恆星,到達無窮遠,然後返回。

    弦真的會因為模型說的那樣而無限振動嗎?當然不是。弦在振動到月球月球之前很長一段時間就折斷了。因此,模型中無窮大的出現表明模型已達到其侷限性。只要振動很小,弦上波的簡單模型就正確。為了避免方程中的無窮大,我們需要建立更好的理論。對於吉他弦振動,您所要做的就是在模型中新增有關吉他弦何時折斷的描述。

    再舉一個例子,考慮一個薄玻璃酒杯。如果歌手以精準的音調演唱音符,酒杯就會開始越來越多地晃動。最簡單的模型可以預測,隨著時間的流逝,高腳杯將無限地晃動。在現實生活中,這不會發生。取而代之的是,搖晃變得過於劇烈時,歌聲會使酒杯碎成碎片。

    每個科學理論都有其侷限性。在其有效性範圍內,好的理論與實驗結果非常吻合。但是超越了理論的侷限性,它開始給出了不準確甚至毫無意義的預測。物理學家希望有一天能發展出一種包含一切,且在所有情況下都是準確的大統一理論,但是我們還沒有。

    目前,最好的物理理論是量子場理論和愛因斯坦的廣義相對論。量子場理論非常準確地描述了從人類大小到最小粒子的物理。同時,量子場理論在行星和天文尺度上失敗了,事實上,對引力隻字不提。相比之下,廣義相對論準確地預測了引力效應和對天文尺度的其他影響,但只對原子、電磁學或小尺度上的任何物體隻字不提。

    使用廣義相對論來預測電子圍繞原子核的軌道,會給我們令人尷尬的糟糕結果,而利用量子場理論預測地球繞太陽的軌道同樣會給我們不理想的結果。但是,只要科學家和工程師在正確的環境中使用正確的理論,他們大多在研究、計算和預測中得到正確的答案。

    好在廣義相對論與量子場論沒有太多的重疊。對於大多數天文尺度和引力計算,我們可以只使用廣義相對論而忽略量子場論。同樣,對於小尺度和電磁計算,我們可以使用量子場論而忽略廣義相對論。例如,我們僅使用量子場論來描述太陽中的原子在做什麼,而僅使用廣義相對論來描述太陽在整體上在做什麼。

    為了將量子場論和廣義相對論統一成一個完整的理論,科學家們正在進行許多努力,但是這些努力都沒有被實驗完全證明或證實。直到大統一理論成功問世,物理學家才能以拼湊的方式同時使用廣義相對論和相對論量子論。這種方法之所以有效,是因為兩種理論的有效性領域並沒有太多重疊。但是,當我們將一個天文物體摺疊成量子大小粒子時,這種方法就會失效,而這恰恰是黑洞。

    當大質量恆星耗盡平衡引力所需的燃料時,會形成黑洞,並在其自引引力作用下坍塌成很小的尺寸。廣義相對論預測,恆星會坍塌到無限密度的無限小點。但是,現在應該清楚的是,這種奇點在現實世界中並不存在。廣義相對論中出現黑洞奇點僅表明,相對論在非常小的尺寸上是不準確的,我們已經知道這一點。

    我們需要量子場論來描述小尺寸的物體。但是,量子場論不包括引力效應,而引力是黑洞的主要特徵。這個事實意味著,直到科學家成功地創造出一種新的理論,該理論可以準確地描述小尺寸和強大的引力效應,我們才能確切知道黑洞中正在發生什麼。

    無論新理論最終告訴我們什麼,它絕對不會說黑洞中存在奇點。如果確實如此,那麼結果只會表明新理論與舊理論一樣糟糕。實際上,對所有事物的未來理論的要求之一是,它不能預測黑洞中的奇點。從這個意義上講,黑洞內部是理論物理學研究的最終前沿,使用我們目前的理論,可以(至少原則上)準確地描述宇宙中的幾乎所有其他事物。

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