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什么是裸奇点?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2022-07-07 10:09:17

要理解什么是裸奇点,首先最好看看最简单的黑洞,即广义相对论中的史瓦西解。史瓦西解有两个特征视界和奇点。视界是一个球面,由类时(比光速慢)和零(光速)世界线相交,这些线只由外向内,而不是由内向外。换句话说,它起到了单向膜的作用,允许物体和光线从外部进入,但防止任何东西从内部逃逸。

什么是裸奇点

沿着地平线内的世界线,反过来,重力的影响(如潮汐力)继续增加到超出极限。这个点,或者更确切地说,当这些效应变得发散(变得无限)的时刻就是奇点。这是一个大词,但即使在经典物理中也存在奇点;例如,任何点粒子(经典物理中经常使用的理想化概念)是一个具有无限质量密度的点,或者,如果它是一个带电粒子,则是无限电荷密度的点。关于史瓦西奇点的事情是,在这种情况下,是时空本身的几何变得奇异,在那一点(时间时刻)崩溃。而点粒子是数学上的理想化,可以被抛弃,例如,在连续介质物理中,广义相对论的奇点是理论中不可避免的预测。

但问题是,我们没有看到这个奇点。对于我们在外面的人来说,奇点隐藏在视界的单向膜后面。甚至一个下落的观察者也看不到奇点;对他们来说,一旦他们越过了视界,奇点就变成了未来的时刻,他们只有掉入其中才能到达。

然而,黑洞还有更复杂的解,其中包括旋转黑洞的克尔解,带电黑洞的Reissner-Nordström解,或者这两者的组合,即所谓的克尔-纽曼解。这些解决方案的特点是多个视界和更复杂的奇异区域(例如,一个环奇点),甚至可能是可以避免的。但即使是这些奇点也隐藏在各自的视界后面。

但还有更极端的例子。例如,如果一个克尔黑洞旋转得足够快,它就根本没有视界。但它仍然有一个奇点。这个奇点不再被外界隐藏。原则上,它是可以研究的,也就是说,关于它的信息可以由外部的观察者获得。这样的奇点被称为裸奇点。

但似乎没有任何物理过程可以产生这样一个赤裸裸的奇点。这是以一种猜想的形式被形式化的,即所谓的宇宙审查假说,该假说断言宇宙中不存在裸奇点(除了大爆炸本身,大爆炸本身当然是可见的,因为它的存在的后果就在我们周围)。
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