每个黑洞中都包含一个奇点吗?

在真实的宇宙空间中,黑洞是没有奇点的。一般来说,奇点是有缺陷的物理理论的非物理数学结果。当科学家们在谈论黑洞的奇点时,他们其实说的是当前现有理论中表现出来的错误,而不是某个真实存在的物质。科学家和非科学家有时谈论奇点的问题,就好像它真实存在一样,这样做反而暴露了他们的无知。

每个黑洞中都包含一个奇点吗?

 

奇点是指宇宙中存在着一种密度无限大的物质,它可能会引发时空无限扭曲。根据爱因斯坦的广义相对论来推断,奇点可能存在于黑洞中,广义相对论已经可以充分的和实验结果相结合,是一个十分成熟的理论。但问题是,无限大绝不可能出现在现实世界中。无论何时,把无限大从一个理论中提出来,就只能说明这个理论太简易,无法支撑极端事件问题。

比如说,假设有一个简易的物理模型,能够精准描述吉他弦怎样传播声波。如果你去拨动一根吉他琴弦,使它产生振动频率,这个模型将预测出即使你的动作十分轻柔,琴弦的振动都会随着时间的变化呈几何倍数增长。在一定程度上,琴弦是会这样振动。但是有个问题,成倍的增长将快速接近无限大。因此,按照模型最终会得出如果琴弦的振动足够,那么振动波将经过月球、恒星、直至无穷远处,再返回来。

每个黑洞中都包含一个奇点吗?

 

那么琴弦的振动波是否会按照模型的预测传送到无限远呢?当然是不了!琴弦早在振动波到达月球之前就会消散了。在这个模型中出现的无穷远其实表示这是该模型的极限。只要振动足够小,这个琴弦振动波的简易模型就是成立的。为了避免模型中出现无限大,我们就需要建立一个更完整的理论,对吉他弦模型来说,只需要在这里加入一个说明振动波何时消散的描述就可以了。

每个黑洞中都包含一个奇点吗?

 

还有一个例子。假设有一个很薄的玻璃水杯,如果一位歌唱家演唱的音符在正确的音调上,水杯开始不断地共振,最简模型可以推测出杯子将达到无限振动。现实中这是不可能发生的。歌声引发的振动在足够强烈的时候,杯子就会振成碎片。

每个科学理论都有它的极限(局限性)。在有效的范围内,一个好的完整的理论是经得起实验结果的论证的,但是一旦超出理论的极限,它就无法做出精准的推断,甚至会得出毫无意义的结论。物理学家们希望有朝一日,能够建立起一种理论,没有任何局限,可以准确的包含所有条件(事件)。这样的理论目前尚未出现。目前最完整的物理理论是量子场理论和爱因斯坦的广义相对论。

每个黑洞中都包含一个奇点吗?

 

量子场理论可以很好的解释从体型大到人类到最小的粒子的物理学,然而量子场理论却无法解释行星和天文学范畴的现象,而且,它完全不涉及引力。与之相反,广义相对论可以精确计算引力影响及其他天文学领域的影响,但却没有讲到原子、电磁或其他小型物质领域。用广义相对论计算一个电子围绕一个原子核的运行轨迹会得到一个相当糟糕的结果,用量子场理论去计算地球围绕太阳运行的轨道同样会给你一个令人头秃的答案。但是只要科学家和工程师们把正确的理论应用在正确的领域里,就会得到他们正在研究的问题、正在进行的计算和推断的正确的结论。

每个黑洞中都包含一个奇点吗?

 

好的是,广义相对论和量子场理论并没有过多的重叠部分。对绝大部分天文学和引力计算来说,我们可以只用广义相对论来解决问题,不用考虑量子场因素。对小物质和电磁计算来说,用量子场理论就可以解释太阳中的原子正在做什么,广义相对论则用来说明太阳本身在做什么。无数科学家都致力于将广义相对论和量子场理论结合在一起,发展出一个新的理论,到目前尚未得出有效结果,也没有哪条理论能够在实验中得到证实。在新理论诞生之前,物理学家们还是在交杂性事件中同时使用这两种理论来解决问题,这一方法目前十分可行,因为在有效的范围内,这两个理论并没有过多重叠。但当你的问题是把一个天文学的物体分解到量子大小的话,这个方法就不可行了-比如黑洞。

每个黑洞中都包含一个奇点吗?

 

黑洞是由于维持巨大恒星引力的能量耗尽,最终因自身引力而坍缩成极小体积而形成的。广义相对论认为恒星会坍缩成密度无限大,体积无限小的一个点,但是,必须要说明,现实中不可能存在这种怪像。广义相对论中黑洞奇点的外表只能说明这一理论在小物质领域是不准确的,这一点我们已经都知道了。我们需要量子场理论来描述小物质,但量子场理论中不包括引力影响,而引力又是黑洞最主要的特征,这一事实意味着,在科学家成功建立一套新的理论,可以同时准确描述小物质和强大引力的影响之前,我们不会知道黑洞里究竟发生了什么。无论如何,新的理论最终会告诉我们黑洞里很可能没有奇点,如果是这样,就只能证明新理论和旧理论一样废物。实际上,对新理论有一个必要的要求,那就是不能推断出黑洞有奇点。照这样看,黑洞内部将成为理论物理学的研究终极边界。大概宇宙中其他的事物用现在的理论都可以准确解释了(至少原则上是这样的)。

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