在極端條件下,有可能形成危險的「裸」奇點,它也許已經存在宇宙中了

2020-12-05 騰訊網

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。

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  • 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
    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。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。
  • 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
    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。裸奇點是一個非常危險的地方,因為它的存在會使許多物理定律被打破,會危及到整個宇宙。
  • 哈佛天文學院院長:我們可能已經探測到了裸奇點
    過去一些理論試圖規避裸奇點的存在,但在這篇文章中,哈佛大學天文學院院長,哈佛大學黑洞計劃的創始人Avi Loeb卻提出,我們可能已經探測到了裸奇點,只是沒有意識到。或許未來的理論會允許裸奇點的存在。黑洞周圍連光都無法逃逸的區域被稱為事件視界。
  • 找到裸奇點,是我們知曉宇宙起源的唯一辦法
    它融合了無數科學難題而存在。和宇宙奇點有很多相似之處,除了質量不同,溫度不同。如果能夠對黑洞奇點進行直接觀測,將會知曉奇點的奧秘。但是黑洞具有的「事件視界」讓任何外部觀測方式都失效。面對黑洞,就是單程的有去無回旅程。黑洞內發生的一切未知變化都永遠在黑洞裡。能不能有揭開「事件視界」面紗,一窺奇點的可能?有。
  • 裸奇點,霍金為它打了三十年的賭,物理學界為它吵成一鍋粥
    奇點是平滑時空中的一個異類,愛因斯坦的經典引力理論在此瓦解,而未知的量子引力理論仍有待發展。它似乎始終籠罩在黑暗之中,藏身於黑洞的事件視界之後。1969年,英國物理學家與數學家羅傑·彭羅斯爵士(Roger Penrose)推測,由於某種「宇宙審查」的存在,可見的「裸奇點」無法在宇宙中形成。
  • 哈佛天文學院院長:破壞現有物理定律的「裸奇點」,我們可能已經...
    過去一些理論試圖規避裸奇點的存在,但在這篇文章中,哈佛大學天文學院院長,哈佛大學黑洞計劃的創始人Avi Loeb卻提出,我們可能已經探測到了裸奇點,只是沒有意識到。或許未來的理論會允許裸奇點的存在。因此,儘管現有理論仍無法解釋奇點處發生了什麼,進入黑洞的物質去了哪,但這並不影響我們對事件視界之外的宇宙的認知。 但是,有沒有可能存在不被視界包裹的,「赤裸」的奇點——「裸奇點」呢。如果裸奇點真的存在,那麼在我們所處的時空中,現有的物理定律也將失效,我們將失去利用廣義相對論預測未來事件的能力。
  • 黑洞中的奇點是什麼?
    (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(實際上宇宙是有限的,它的質量也不可能是無限的,因此宇宙奇點的質量也不應該是無限的)。
  • 奇點大爆炸造就了宇宙,那麼奇點哪來的?你相信它最初也不存在嗎
    這個問題理論上已經不再是謎,因為可以用宇宙大爆炸理論來解釋,宇宙開始有一個起點,經過不斷的膨脹和演變,逐漸形成了現在的規模,科學家認為它的直徑已經達到了920億光年,其中包括大約兩萬億個星系,每個星系有大約一千億顆太陽這樣的恆星,而每個恆星幾乎都有行星、彗星,衛星、小行星等,這樣的規模真的是讓人嘆為觀止。
  • 都說大爆炸誕生了宇宙,那麼奇點真的存在嗎?也許值得商榷
    當然根據宇宙大爆炸的奇點說「彭羅斯-霍金奇點定理」認為宇宙的開端必須有一個起點,而比較好玩的是廣義相對論會在奇點達到普朗克溫度時失效!不過現代宇宙誕生論為解決此尷尬局面提出了幾個可能的設想:哈特爾-霍金無邊界條件的時空有限模型弦理論中膜的運動的膜宇宙模型混沌暴脹理論在哈特爾-霍金無邊界條件的時空有限模型中不需要奇點的存在。
  • 都說大爆炸誕生了宇宙,那麼奇點真的存在嗎?也許值得商榷!
    當然根據宇宙大爆炸的奇點說「彭羅斯-霍金奇點定理」認為宇宙的開端必須有一個起點,而比較好玩的是廣義相對論會在奇點達到普朗克溫度時失效!不過現代宇宙誕生論為解決此尷尬局面提出了幾個可能的設想:哈特爾-霍金無邊界條件的時空有限模型弦理論中膜的運動的膜宇宙模型混沌暴脹理論在哈特爾-霍金無邊界條件的時空有限模型中不需要奇點的存在
  • 宇宙是奇點爆炸行成,奇點是無限小,它能裝下宇宙中所有物質?
    總所周知,科學家早就提出宇宙是形成於一百多億年前,但是真的嗎?我們還不能確定,只能通過可觀測的範圍推測出宇宙大致的形成時間。所以宇宙的奧妙,我們時時刻刻都在探索,希望能更精確的了解宇宙,但是現實是殘酷的。
  • 宇宙中可能有極端的生命形式
    迄今為止,天文學家發現宇宙中無數的各種行星,有非常炎熱的,也有非常冰冷的。雖然我們一直在找其特徵與地球類似的行星,但新的研究表明,生命可能和地球非常不同的情況下存在。但是,並不是所有的外行星都在軌道上旋轉,就像地球一樣,它離恆星的距離很近。科學家們發現,許多行星都有大量的橢圓形軌道,並在一個居住地進行。它們是寒冷的世界,在漫長的寒冷的冬天中加熱。雖然這些行星的條件與地球不同,但它仍然有可能存在生命。
  • 大爆炸理論的奇點產生了宇宙所有的物質,它究竟是怎樣的存在?
    大爆炸的起始點「奇點」的由來也是有著一定歷史的,首先是大爆炸宇宙論的提出,後來由霍金與彭羅斯兩人的貢獻,基於廣義相對論提出了宇宙必然來自於「奇點」。奇點是個什麼東西呢?我們知道宇宙是膨脹著的,現在仍然處於加速膨脹的階段,而在早期,宇宙暴漲的過程中,宇宙的大小呈指數級暴漲,這就說明宇宙來自於一個體積很小、能量極高、密度極大的「奇點」,很好理解,由於奇點很小,能量密度高到了現代物理學都無法解釋的地步,因此才暴漲的如此迅猛。
  • 科學家提出,宇宙「禁止」人類觀察奇點,是為了保護人類的理論
    在宇宙中30倍太陽質量的恆星,在超新星爆發後會形成「黑洞」,而這樣大質量的恆星通常壽命較短,因此現在的宇宙中存在大量的黑洞,許多星系中心的引力源就是黑洞,並且霍金的研究指出,宇宙在暴漲階段因為超高的物質密度,可能創造出一些體積較小的「原初黑洞」。
  • 科學家:宇宙中除了「黑洞」還有「黑環」,它存在於更高維度之中
    科學家認為宇宙中必定存在一種與黑洞息息相關的黑環,它不是在普通的三維空間,而是在五維或更高維度的空間中存在。英國劍橋大學和倫敦瑪麗王后大學的科學家經過研究一致認為,黑洞的排列形狀極是一種環形,因此可以稱為「黑環」。如果將黑洞的演變過程假設成環狀,那麼物理學界所認為的拋棄一切現有物理定律的特殊狀態——「裸奇點」就必然存在。
  • 奇點大爆炸造就了宇宙,那麼奇點哪來的?
    這個問題理論上已經不再是謎,因為可以用宇宙大爆炸理論來解釋,宇宙開始有一個起點,經過不斷的膨脹和演變,逐漸形成了現在的規模,科學家認為它的直徑已經達到了920億光年,其中包括大約兩萬億個星系,每個星系有大約一千億顆太陽這樣的恆星,而每個恆星幾乎都有行星、彗星,衛星、小行星等,這樣的規模真的是讓人嘆為觀止
  • 宇宙中的冷知識:宇宙是怎麼形成的,它究竟有多大你知道嗎?
    宇宙中的冷知識:宇宙是怎麼形成的,它究竟有多大你知道嗎?宇宙的起源是什麼,是怎麼形成的呢?這個問題困擾了人們幾千年甚至上萬年還可能更久遠,一直都沒有正確的解答。隨著一聲巨響,這個巨大雞蛋中的蛋清慢慢向四周擴散,形成了藍色的天空和白雲,巨大的蛋黃也隨著升入天空變成了太陽,光芒照射著周圍。而雞蛋中的濁氣由於質量過重就向下沉了去,形成了大地。還有被巨斧劈過後產生的碎片也向遠方飄去,就形成了滿天的星星,藉助太陽的光芒發射出閃閃的星光,自此以後就有了天地之分,有了宇宙。
  • 宇宙大爆炸理論中的宇宙奇點,它怎麼可能裝得下所有物質?
    其中宇宙大爆炸理論的起點,也就是供宇宙得以爆炸的是東西是一個無限小的奇點。宇宙大爆炸理論認為宇宙是由一個質量無限大,體積無限小的奇點爆炸而來,但是這個奇點存在太多令人不解的地方,也可以說存在很多不合理的地方。人類的一切都遵循合理性,一切東西都必須合理才能存在,但是宇宙是奇點爆炸產生的這個說法就存在眾多不合理性。
  • 宇宙大爆炸中的奇點和黑洞中的奇點是一樣的嗎?
    因此,黑洞奇點如果發生爆炸,也與宇宙大爆炸截然不同,因為宇宙大爆炸是各向同性的,而黑洞奇點大爆炸無法做到這一點,因為它是處在四維時空裡面,它的爆炸是有中心的,而它周圍的時空完全程度本來就存在差異,也就是一開始,離奇點越近彎曲越嚴重,這樣即使奇點不爆炸,也不存在各向同性,而在爆炸以後,能量密度也是以中心往外輻射,同樣不存在各向同性。