極端條件下,有可能形成危險的「裸」奇點,它也許已經在宇宙中了

2020-12-15 半邊黑桃探索未知

奇點的形成

黑洞是愛因斯坦廣義相對論中得出結果,並且通過相關的公式我們知道,如果一團物質坍縮到體積非常小,那麼它的重力會讓它繼續變得越來越小,直到它被壓成一個無限小的點,這個點就被稱為奇點。

理論上奇點都將被「事件視界」所包圍

奇點的引力是無限強的,物體被拉向奇點的速度比光速還快。在奇點附近,任何物理學定律都將失去意義,奇點的引力強大到足以把任何東西都吸進來,在這個點上,你必須以超過光速的速度才能逃脫。但幸運的是,根據主流物理學理論,任何一個吞食宇宙物質的物體都被一個「事件視界」所包圍著。那麼如果一些黑洞是赤裸的,完全沒有「事件視界」呢?

宇宙中是否存在「裸奇點」

自從人類第一次發現黑洞的存在,科學家們就想知道,是否有可能在沒有相關視界的情況下形成一個奇點,一個所謂的「裸奇點」。 裸奇點將是一種非常危險的天體,所有我們已知的物理知識在它面前都毫無意義;如果裸奇點存在,它們必定是極為罕見的天體。我們只知道一種確定的形成奇點的方式,那就是當一顆巨星耗盡燃料並自我坍塌,在這種情況發生時,奇點自然會有一個事件視界。

在最極端的條件下,有可能形成裸奇點

裸奇點理論讓物理學家們感到非常擔憂,他們推測宇宙中應該是不允許有裸奇點存在的,但廣義相對論中似乎又並非如此,雖然只有在最極端的條件下,才有可能形成裸奇點,比如一個黑洞在旋轉時,它可以形成第二個視界,並坐落在第一個視界的內部。黑洞旋轉得越快,這些視界就越接近彼此,如果它旋轉得足夠快,兩個視界會發生「抵消」現象,一個裸奇點就誕生了。但到目前為止,科學家們還沒有發現任何旋轉速度快到足以暴露其奇點的黑洞。

裸奇點很可能也有「吸積盤」

據11月12日發表在某科學期刊的一篇論文描述,一位理論物理學家通過研究裸奇點是否會以其他方式顯現出來時說道,黑洞有一個共同特性,當氣體和塵埃落在一個緻密的物體上時,這些物質會扁平成一個圓盤,然後一直向下匯集,也就是我們所說的吸積盤,事實上,這就是人類知道宇宙中絕大多數黑洞存在的方式,裸奇點也很有可能符合這一特徵。

裸奇點周圍吸積盤的特徵

大多數關於裸奇點的理論研究都假設該物體是孤立存在的,很可能一開始方向就錯了,吸積盤與黑洞(或裸奇點)不是完全分離的。圓盤本身有它自己的引力,它可以扭曲中心的緻密物體,這種扭曲反過來影響了物體周圍的重力環境,微妙地改變了物質向內旋轉的路徑,所以裸奇點周圍的吸積盤要比黑洞周圍的吸積盤亮得多。

目前的科學設備還無法識別,需要做進一步的升級

雖然裸奇點的最新研究理論和識別、尋找方法已經初具雛形,但我們目前的科學設備暫時還不能分辨其中的差異,只有等最新的儀器、一個升級版的視界望遠鏡出現,才能對此理論做進一步的檢驗。屆時,如果裸奇點理論是正確的,那麼它將是物理學上的重大發現,而對已確認的裸奇點周圍環境進行更詳細的研究,將揭示宇宙一些最深處的奧秘。

相關焦點

  • 危險的「裸」黑洞可能隱藏在宇宙中
    自從人類第一次發現黑洞的存在,我們就想知道,是否有可能在沒有相關視界的情況下形成一個奇點 —— 也就是一個所謂的「裸奇點」。這將是一個非常危險的地方,因為它將是物理學定律崩潰的地方,宇宙的其餘部分完全可以到達該地方。 至少在傳統的黑洞中,奇點被安全地包裹在事件視界下,因此,即使它是極端未知的物理學場所,至少發生的任何事情都被鎖定在遠離宇宙其餘部分的位置。
  • 旋轉的黑洞會裸露出奇點,裸奇點的存在可能對宇宙產生危害
    在奇點上,描述時空的數學完全崩潰了,因此廣義相對論也無法預測奇點鄰域內粒子的行為。奇點的引力是無限強的,任何靠近它的物質都會被拉過去。幸運的是,奇點都是包裹在事件視界之內的。自從天文學家發現黑洞以來,人們就一直在想:有沒有可能存在裸奇點,也就是說在沒有相關視界的情況下形成一個奇點。
  • 宇宙是奇點爆炸而成,那每個黑洞都有奇點,不是都能成為一個宇宙
    千百年來,科學家們一直在探尋宇宙是什麼時候、如何形成的。直到今天,許多科學家認為,宇宙是由大約137億年前發生的一次大爆炸形成的。超大質量的天體死亡時的引力坍縮的最後結果也是「奇點」,天體內部的所有簡併壓(抵抗力)都抵禦不了自身的引力,最後坍縮成這一點,這應該就是題主所說的黑洞中的「奇點」,這個奇點與宇宙大爆炸的奇點很類似,但我認為還是有所不同,黑洞的質量是有限的,所以它的「奇點」的質量不可能無限大實際上無論是宇宙誕生的奇點還是黑洞中的奇點,都還只是理論中的推測
  • 黑洞奇點和大爆炸奇點有什麼區別?
    大爆炸奇點是一個體積為零的點,但質量很大,這使得密度極高。大爆炸(bing)這個奇點包含了宇宙中的全部物質和能量。大爆炸的最初時刻仍然是個謎。然而,天文學家和物理學家相信,在最短的那幾分之一秒之後,強大的核力和電磁力便分開了,這很可能導致宇宙開始膨脹。大爆炸創造了空間、時間和我們現在所知道的全部物質和能源。
  • 黑洞的奇點與宇宙最原始的奇點相比,哪個更小?
    既然它們都有奇點,那黑洞的奇點與宇宙最原始的奇點相比,哪個更小呢?宇宙大爆炸與黑洞的共同點138億年前,這個世界都被壓縮在一個小的不能再小的點中,它的內部滿是混沌,直到一場大爆炸的出現,才將萬物釋放出來,直至今日,宇宙依然在膨脹著。
  • 宇宙中的「極端」星系是如何形成的?
    來源:環球科學圖片來源:Pixabay天文學家發現,認識一個具有極端尺度(極大或極小)星系的關鍵,可能存在於星系所處的環境中。在兩項相關研究中,一支國際團隊發現兩種亮度與普通星系相當的極端星系——極端緻密或極端鬆散的星系,似乎總是出現在稠密環境中,即含有大量星系的環境。這啟發了研究人員,他們推測這些極端大小的星系或許在開始與普通星系類似,只是在後期由於與其它星系的相互作用,並最終演化出不尋常的尺寸。
  • 宇宙很大而奇點很小,小點如何變為宇宙?奇點到底有多小?
    據此,我們可以得出這樣一個結論,不能確定宇宙大爆炸就是宇宙真正的起源,但迄今為止沒有任何關於宇宙起源的理論的可信度與事實證據可以超越宇宙大爆炸,所以我們完全可以說宇宙很可能就是起源於一次爆炸,而在爆炸之前,沒有時間,沒有空間,也沒有物質,只有一個點,奇點。通常認為宇宙的前身就是一個奇點。何為奇點呢?
  • 宇宙中的量子場最早是何時形成的?
    在可觀測宇宙中的任意時間點上,廣義相對論(主宰引力)與量子場理論(主宰其它已知力)的應用形式似乎都與地球上別無二致。但情況一直如此嗎?宇宙中的量子場有沒有可能曾經不同過?甚至一度根本沒有量子場?眾籌網站Patreon的支持者克裡斯•肖(Chris Shaw)很想知道這些問題的答案,於是他問道:「宇宙中的第一批量子場是何時形成的?它們是自從宇宙大爆炸以來就一直存在嗎?
  • 宇宙中最危險的東西是什麼?第一非它莫屬,你永遠也想不到!
    宇宙中最危險的東西是什麼?第一非它莫屬,你永遠也想不到!如果你覺得暗物質、黑洞、中子星就夠恐怖了,那你是肯定不知道宇宙中最危險的東西——奇異物質。它有很大的重力負壓。這是物質的一種分類,也是物質的一種極端狀態。奇異物質周圍的空間被奇怪地扭曲,其引力具有排斥性。與物質中包含的能量相比,壓力可以忽略不計。但是它具有很大的負壓,奇異物質顯然具有這種特性,負壓如此之大以至於超過了它的能量密度,所以奇異物質周圍的空間扭曲得非常奇怪。銀河系中的極超新星海山二有可能已經爆發,它猛烈的伽馬射線爆發將穿過7500光年的廣闊空間,或將以兇殘的方式攻擊地球。
  • 宇宙大爆炸可以休矣!「奇點」是怎樣的存在?我們該怎樣理解宇宙
    如果說在宇宙誕生學說中最有影響的,莫過於宇宙大爆炸理論了。1927年,來自比利時的天文學家和宇宙學家勒梅特首次提出了大爆炸理論。1929年,美國天文學家哈勃的宇宙膨脹理論似乎又給大爆炸理論增添了新的證據。於是,美國科學家伽莫夫在1947年正式提出「奇點大爆炸」學說。
  • 宇宙到底是怎麼形成的?
    宇宙大爆炸如果宇宙是在隨著時間膨脹,那我們往回推就可以得到宇宙起源於一個奇點。在138億年前的一次大爆炸,誕生了如今的宇宙。也就是說,宇宙應該是有起源的,而不是永恆的。但是口說無憑,要從這個出發點建立出一套理論,首先需要的就是過硬的理論支持,並且可以提出相關的證據。
  • 奇點誰也說不清楚,它是一個存在又不存在的點,怎麼理解?
    在目前的理論中,奇點存在於兩個地方,一個宇宙大爆炸前,一個在黑洞中。根據愛因斯坦的引力場論,物體質量坍縮到自己史瓦西半徑內,就只能壓縮成一個奇點,這個奇點體積無限小、曲率無限高、密度無限大、溫度無限高。這所有的無限都是起源於無限小這個前提,沒有這個前提,後面的所有無限就變成了有限。
  • 奇點臨近:福音還是噩耗——人工智慧可能帶來的最大挑戰
    我們將不再害怕風餐露宿,不害怕在任何極端條件下生存,也可以開始在宇宙空間裡的「長徵」,能夠在任何星球上生存。我們可以將自己擴大成巨人,也可以縮小到無形。我們在擺脫空間的約束的同時,也使時間對我們失去意義。我們或許還可以將我們個人獨特的「人生」記憶完整地保存,隱退或者說冬眠一段時間,再以自己想要的形式重新「活著」出來。當然,原有的自然關係、人倫和情感關係都要打破。
  • 奇點是否是宇宙所有物質轉化為能量大待爆發的一個「點」?
    物理上把一個存在又不存在的點稱為奇點。 空間和時間具有無限曲率的一點,空間和時間在該處完結。經典廣義相對論預言奇點將會發生。在具有合理物質源的廣義相對論的經典理論中引力坍縮情形中的空間-時間奇性是不可避免的,在一定情形下奇點必須存在——特別是宇宙必須開始於一個奇點。
  • 物理學家們精確地計算出了黑洞的中心——奇點究竟是什麼樣
    雖然最初的克爾的解決方案關注的是一個「永恆的」黑洞,它一直存在,但在BHI的分析中,黑洞是由引力坍縮形成的,就像宇宙中大量存在的黑洞一樣。首先,切斯勒、納拉揚和庫列爾在一個帶電的、不旋轉的、球形黑洞上測試了他們的方法。BHI研究小組的分析表明,這兩種類型的黑洞都包含兩種截然不同的奇點。
  • 黃金是如何在宇宙中形成的?條件極為苛刻,人造黃金幾無可能
    他們的分析揭示了所有比鐵重的元素的形成都是在這些巨大的碰撞中形成的。但一項新的研究表明,這些碰撞不會產生足夠多的黃金,不足以解釋我們在宇宙中看到的黃金的數量。金元素在恆星中形成,在中子星的碰撞中形成,在一種特定類型的超新星爆發中形成。當原子在大爆炸後第一次形成時,只產生了氫和氦。其他元素都是在大質量恆星的中,或在恆星超新星的巨大爆炸中形成的。
  • 宇宙的本質是什麼?一場夢?一串代碼?科學家:也許是一個數字!
    宇宙的起源——萬物的起點根據科學家們的推測,我們的宇宙起源於個奇點的大爆炸,迄今為止已經過去了138億年,雖然我們絕大部分人都不知道這個數字是怎麼算出來的,但這一事實為我們提供了一個合理的推測——宇宙有一個誕生的過程,它可能並不是永恆的!
  • 宇宙大爆炸之前有什麼?什麼引發了宇宙大爆炸?
    它不是像煙花炸開那樣屬於金屬碎片的爆炸,也不屬於任何物質;反而是宇宙本身的迅速膨脹。一開始,宇宙是非常小的。圍繞在我們周圍的東西組成了星系、恆星、星球,他們與人們相互融合又形成了著名的「奇點」。奇點的定義是指「時空中的一個普通物理規則不適用的點」。不論什麼理由,奇點迅速膨脹形成了我們現在稱之為家的宇宙。
  • 黑洞中存在奇點的嗎?為什麼?
    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。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。
  • 宇宙來源於138億前的奇點,是何原因推動空間擴張到如此之大呢?
    在上世紀20年代末期,美國天文學家哈勃在對接收到的河外星系的光線光譜特徵進行分析時,發現光譜絕大部分都有向紅端移動的現象。根據光譜都卜勒效應,當光源遠離觀測者時,觀測到的光線頻率會有增加現象,從而在光譜在有向波長更長的紅端移動的趨勢;反之,當光源靠近觀測者時,光譜有向波長較短的藍端正移動的趨勢,這在物理學中分別被稱為紅移和藍移現象。