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为什么广义相对论会在黑洞中心失效?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2021-04-21 08:56:14

首先,让我们记住,对于一个外部观察者来说,不要介意黑洞的中心,即使它的事件视界也永远在未来。我的意思是:永远。换句话说,外部观察者永远看不到视界的形式。从外部看,当物质落向(尚未形成的)视界时,极端的时间膨胀会使它看起来慢下来。与此同时,膨胀导致了极端的引力红移,所以任何来自这些下落物体的光都会红移到不可见的地方。换句话说,落下的东西从视线中消失(变得不可能被发现),但它仍然存在;它永远达不到地平线,而地平线也永远不会形成。

这是一个局外人所看到的。因此,相对论并没有崩溃,一切都运行良好,除了霍金辐射(对于天体物理黑洞来说,它是如此微不足道,就像不存在一样)之外,广义相对论完美地描述了物理学。

所以体验视界的唯一方法就是坠入视界。的确,一个下落的观察者在有限的时间内到达视界,这是由他的时钟所测量的。(但这是由外部观察者的时钟所测量的无限长的时间。)一旦这个下落的观察者越过视界,奇点就不再是空间中的一个位置;相反,这是一个不可避免的未来时刻。任何穿过视界的世界线都在奇点处结束。

因此,物理崩溃的地方不是“中心”,而是未来的时刻,只有跌落地平线的观察者才能进入。为什么物理会失效?因为随着这一刻的临近,引力场的强度会无限增大。除了没有人喜欢无穷大这一事实之外,还有一个问题是,引力场最终会达到一个点,当它的强度可以与其他力相比较时,当它假定的量子性质不能再被忽视时。

这里有一些有趣的问题值得思考,包括霍金蒸发可能意味着没有视界形成的可能性……但这种物理崩溃的本质类似于早期宇宙的物理崩溃,接近最初的奇点(又名“奇点”)。大爆炸),也没有地平线可以把大爆炸隐藏起来。所以,不要介意黑洞,在极早期的宇宙中,当能量水平非常高,引力场非常强的时候,我们有同样的问题:引力的量子本质不能再被忽视。

不幸的是,我们没有引力的量子理论。有很多建议,但没有一个真正令人满意。事实上,有些人想知道引力一开始是否就是量子场论。而测试这些想法的方法非常少。臭名昭著的BICEP2望远镜观测到的宇宙微波背景极化现象,大概代表了原始引力波的印记,被视为引力是量子理论的标志;不幸的是,当他们显然不能从噪声中分离出信号时,这个观察结果就失效了。
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