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重力奇異點

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Black hole lensing web.gif

重力奇異點(英語:Gravitational singularity),也稱時空奇異點spacetime singularity)或奇異點,是一個體積無限小、密度無限大、重力無限大、時空曲率無限大的,在這個點,目前所知的物理定律無法適用。[1]例如黑洞的中心和大爆炸之前的宇宙奇異點英語Initial singularity

當前的理論推測,當一個物體落入黑洞裡並趨近位於中心的奇異點時,這物體會因不同部位受到增強的吸引力而被拉長,為潮汐力,或稱麵條化,最終完全失去維度並無可挽回地消失於奇異點。 外界觀測者在安全的距離外,對這事件的觀測則會完全不同。根據相對論,外界觀測者會看到物體隨著趨近於黑洞而變得越來越慢,最終在事件視界完全停止,而從來沒有真正落入黑洞。

奇異點的存在常被用來作為廣義相對論失效的證明,這是意料之內的,因奇異點存在於量子效應顯著的狀況中。可以想像,將來某種與量子重力的聯合理論(如目前研究的超弦理論)能夠無需奇異點來解釋黑洞,但這種理論還需要很多年。

根據宇宙審查假說,黑洞的奇異點保持隱藏在事件視界後面,事件視界內的光線無法逃逸,因此無法直接對其觀測。假想所允許的唯一的例外(稱為裸奇異點)是宇宙一開始的大爆炸,由於宇宙在大爆炸之前的初始狀態為一奇異點,廣義相對論及量子力學會在奇異點處失效,但量子力學實際上並不容許粒子佔據比自己波長小的空間。

兩種最重要的時空奇異點的類型分別是曲率奇異點錐形奇異點。廣義相對論預言奇異點存在於黑洞之內:任何恆星因重力塌縮至小於其史瓦西半徑後會形成黑洞,產生一個被事件視界包圍的奇異點(同樣,黑洞形成的理論並沒有考慮量子力學),這種奇異點被稱為曲率奇異點。

有數學推導指出,物質會被奇異點破壞,消失於三維空間,以二維的形式存於黑洞表面,而其二維數據理論上可以重現於三維空間。這使科學家推測世界實際為二維數據,而三維空間可能只是被二維數據所投映。

按奇異點的本性,我們有可能永遠無法完全描述或了解黑洞中心的奇異點。雖然觀測者可以向黑洞中心發送信號,但是黑洞內部仍然難以獲取資訊,至今只能單靠理論推測,無法取得實驗數據證明奇異點確實存在。

參考[編輯]

  1. ^ Mastin, Luke. Singularities [奇異點]. Black Holes and Wormholes. The Physics of the Universe. 2009 [2014-12-24].