黑洞中的奇点是什么?

岁月的天空4


黑洞是宇宙中引力最强的单一天体,通常都质量巨大,体积也是因质量的大小而有大有小。不过我们常说的黑洞的大小并非它的实体大小,而是它在视界规则下的虚拟大小,因为他连光都会吸收进去,所以我们无法看到黑洞到底什么样,更无法接触黑洞实体,就将它的史瓦西半径边缘(视界边缘)所达到的大小范围视作它的体积,但黑洞的视界边缘实际上是光等电磁辐射无法逃出黑洞引力的地方,并非黑洞的实体表面。那么黑洞的真正实体在哪里呢?推论认为应该就是它的奇点了,这里是黑洞中物质最终归属的地方。



黑洞的奇点的存在目前也只是一种推论,因为物质进入黑洞之后还是会被压缩,而且是压缩到比中子星和夸克星更小的状态,至于会压缩到什么程度?没有人知道。所以黑洞的奇点到底是什么样的?我们却无法知晓,甚至我们将永远无法真正观察和触摸到黑洞的奇点,因为想进出黑洞里面的世界,几乎是不可能的,进入黑洞只能有去无回,而且黑洞巨大的引力会将进入的物体分解掉。


黑洞理论的推论认为,黑洞的奇点是体积无限小,密度无限大,时空极度弯曲的,我们已知的物理法则在这里不适用的,但是所有黑洞的奇点都一样大吗?都是体积无限小吗?这样的推论也难以成立。

从已有的天文物理现象来推断,黑洞的奇点也的确会非常小。因为像我们太阳这样质量的恒星到了晚年成为红巨星之后会变成白矮星,其体积将只有地球大小,也就是太阳如今体积的33万分之一,但是其质量大约相当于太阳如今质量的0.8倍左右,比太阳大8倍质量的恒星会通过超新星爆发成为中子星,其质量小于太阳质量的三倍,然而体积直径只有10~20公里,夸克星的体积更小,但相同质量之下,它们的体积都不如黑洞更小。


白矮星(大)与中子星(小)模拟图


当一团物质被黑洞引力吸引进入黑洞的时候,会被分解成分子和原子状态,接着原子也会破碎,连夸克状态也不能维持,所以作为黑洞实体的奇点,肯定要比夸克星更小。

黑洞这种天体在质量上的跨度特别大,物理学家们认为会有基本粒子等级的黑洞,也有星系级黑洞,基本粒子等级的黑洞小到目前最尖端的显微镜都难以发现,且寿命极短,而星系级的黑洞质量可达太阳的数百亿倍,不同质量的黑洞内部的奇点大小和状态应该也会不一样的,至于到底是怎样的大小和状态,由于黑洞中的物理法则难以推测,所以也难以对奇点进行推论,它的大小也就难以知晓了。


人类的方向


引力奇点在物理学上的定义是:一个体积无限小、深空曲率无限大、密度无限大、引力无限大的一个点。从这些“无限”上就可以看出,目前对奇点的认识是有问题的。

相对论和量子力学是现代物理学的两大基石。相对论负责处理宏观世界、大尺度下的问题,量子力学负责处理微观世界、极小尺度上的问题。直到人们意识到奇点的存在。

在相对论中,当大质量恒星燃料耗尽,热量不能够支撑自身庞大的重力时,恒星就会发生重力坍缩。如果恒星残存的质量小于1.44个太阳质量(钱德拉塞卡极限),电子会被重力压缩到最低能量轨道上,形成电子简并态物质,这就是白矮星。电子简并压可以支撑起重力的坍缩。太阳生物后就会成为白矮星。白矮星的密度可以达到每立方厘米1吨。太阳坍缩成白矮星后只有地球这么大。

图:氦原子结构,可见原子核只占有极小的空间

图:天狼星联星系统,左下角就是一颗白矮星

当恒星残余物质超过1.44被太阳质量,而没有达到3.2被太阳质量时,电子会被压入原子核内部,并与带正电荷的质子结合,形成中子,这就是中子星。中子简并压可以提供支撑自身体积的力量。中子星的密度为每立方厘米8000万吨到20亿吨之间。典型的中子星半径为10~20千米。质量越大半径越小。

图:中子星结构

如果恒星残余质量大于3.2倍太阳质量(奥本海默极限),就没有什么能够抵挡得住恒星的重力坍缩了。它会坍缩成一个奇点,奇点的一定半径内的逃逸速度大于等于光速,所以,没有什么可以逃出这个引力范围。逃逸速度等于光速的那个球面被称为事件视界。



奇点问题一直让物理学家非常头疼,它是由相对论所预言的,而尺度又在量子力学研究的范围内。在这个点上,相对论和量子力学交叉了。在量子力学中,是不允许出现无限小这个概念的,不确定原理让粒子必须具备一定的动量和位置不确定性。无限小破坏了这种不确定性。而且,对于量子力学来说,尺寸小于普朗克长度是无意义的。

这使得现在的物理学无法解释奇点,也就是说,虽然奇点是现代物理学预言的,但在奇点面前,所有的物理定理都失效了。


只有将相对论和量子力学结合成一个理论才能够解释奇点,这也是理论物理学家未来的目标。爱因斯坦的晚年都在研究如何将它们统一起来,但由于相关数学、物理理论都没有发展到能够支撑这个突破的阶段,所以爱因斯坦一无所获。

目前为止,弦理论和圈量子引力论是最有希望能够成功的理论。但估计100年内是没有希望成功的。谁能达成这个突破,谁就能比肩爱因斯坦和牛顿。


讲科学堂


在大星系的“黑洞”中,就是星系起源时的一颗恒星的内核。也就是星系起源于一颗恒星,从一颗恒星爆炸后,再产生两个或三个太阳系,三颗恒星爆炸后就会产生更多的恒星系统。


其实,星系中心就是最大最古老的恒星爆炸后所遗留下的内核。其体积是星系中最大恒星的几万倍,密度与太阳内核相同都是黄金密度。也就是太阳中心的内核是黄金的,而我们银河系中心也有一颗几亿倍太阳的黄金星球。这颗全黄金的星球就是黑洞引力的中心,也是银河系的中心。只因银河系中心的黄金星球只是一个内核模式,内核所产生的暗物质比一颗正常星球所产生的暗物质少几千万亿倍。那么我们银河系中心的黄金星球所产生的暗物质比它是一颗完整恒星以前所产生的暗物质的量少几千万亿倍。正是因为它产生的暗物质少,暗物质在扩散时也少。可在暗物质返回聚合过程中,其它所有恒星以及大质量行星都会向它喷洒大量暗物质。也就是它的暗物质聚合时已经以几千万亿倍的量穿透星系中的恒星,而产生引力。在星系中,越往中心聚合的暗物质就越密集,其引力作用就越强大。在黑洞中心,光无法逃出来就非常正常了。😂


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“奇点”是宇宙在大爆炸前的一种存在形式。宇宙就是从“奇点”开始膨胀的。奇点――奇异性质的点。有多奇异?它的密度无限大、体积无限小(即时空曲率无限大)、熵值无限趋近于0,有时还加上质量无限大、温度无限高的描述,这样不可思议“无理”的点的确会让所有物理定律失效。这也难怪,霍金证明把广义相对论应用到宇宙学时,就必然会出现奇点,所以有人认为这就是广义相对论的局限表现,连广义相对论也在此“点”失效。



霍金等人还证明,奇点不只出现在大尺度的宇宙起源,超大质量的天体死亡时的引力坍缩的最后结果也是“奇点”,天体内部的所有简并压(抵抗力)都抵御不了自身的引力,最后坍缩成这一点,这应该就是题主所说的黑洞中的“奇点”,这个奇点与宇宙大爆炸的奇点很类似,但我认为还是有所不同,黑洞的质量是有限的,所以它的“奇点”的质量不可能无限大(实际上宇宙是有限的,它的质量也不可能是无限的,因此宇宙奇点的质量也不应该是无限的)。不过不管它质量是有限还是无限,这和密度无限大及体积无限小的描述并不矛盾。因为密度等于质量/体积,质量即使不是无限,只要体积趋向于0,那么它的密度照样无限大,同理体积也是。因此这个黑洞“奇点”应保留着“密度无限大和体积无限小”的描述。咱们再来看看温度是否无限大?按照量子力学理论,宇宙中最高温度是普朗克温度,是宇宙诞生1普朗克时间时的温度,大小为1.416833(85)x10^32K,量子力学认为普朗克时间是最小的时间单位,比它小的是没意义的,这也是量子以光速运动时的温度,因此它所对应的温度就应该是最高温度,不过这个温度只是宇宙中最高温度,那当宇宙还是奇点时,也就是说时间为0时温度多高?科学家只能预测它高于普朗克温度,认为是无限高。这是宇宙另一种存在形式时的温度。而我认为应该没温度,因为温度就是运动,而运动就有时空,但宇宙是奇点时的时空是不存在的,这有冲突矛盾。所以黑洞“奇点”的温度更不是无限高。至于熵值应该和宇宙大爆炸奇点类似,只不过是逆过程,是从无序走向了有序。这样黑洞的“奇点”是一个密度无限大、体积无限小、熵值无限趋向于0、质量巨大的“点”,是个引力坍缩点,这个点在数学上没有大小。


实际上爱因斯坦并不太喜欢这个奇点,他虽然说过广义相对论方程不一定适用于很高的场密度和物质密度,但他还说“不可下结论说膨胀的起始就必定意味着数学上的奇点”。但事情已经发展到这个地步,也只好对不起他老人家了,黑洞理论现在已经让霍金发展的很有模样了。在广义相对论中所描绘的黑洞是由“奇点”和包围住它的“事件视界”构成,所谓的“事件视界”就是速度最快的光也无法逃出黑洞的最大区域边界,任何物体一旦进入事界以内,就永远无法离开这个区域,就连物体发出的光也无法逃离,因此理论上外界观察者无法观测到黑洞视界内部的现象。但随着研究的深入,越来越多的研究质疑着存在“事件视界”的假设,在许多关于恒星坍缩的学说中,事界并没有形成,奇点其实就暴露在我们眼前,物理学家称这类奇点为“裸奇点”。物质和光可以坠入也可弹出这个区域,以前我们认为到黑洞奇点是肉包子打狗――有去无回的,但其实你可以非常接近裸奇点后全身而退。裸奇点提供了一个探索时空最精细结构的实验室――外界观察者有机会可以观察到奇点附近剧烈扭曲时空的现象。这样的黑洞就是一个奇点,没有事界,奇点就是黑洞。



裸奇点处虽然密度无限大,但引力强度却不是,所以奇点并没有把坠入的物体挤压成一个无限小的点,广义相对论在此点并没有失效,人或物体接近奇点会很快被加速到光速以上,超过光速就会跳到另一个“时空”,根本不用担心人的生命,死不了,他和当前的时空没有关系了。根据这些推理就可以对“奇点”作一个新定义:奇点是现有宇宙时空上的破损点,奇点就是时空隧道的入口,假如能忍着加速度带来的潮汐引力,完全可以从这里出去。



这个结果和我上面所说“奇点没有温度”的论断是相符的,否则人是受不了高温的。那维持这个裸奇点的能量是多少?奇点既然是个破损口,那质量自然为0,由质能方程E=mc²(E为能量,m为奇点质量,c为光速)可知奇点的能量E等于0。这个结果也和我上面所说“奇点质量不可能是无限大”的论断是相通的。

咱们再来看看这个裸奇点黑洞形成的条件。经科学研究应该是1,恒星密度不均匀造成的不均匀塌缩。2,旋转或电荷。旋转会使奇点产生内事界,能和外在的事界重叠对销,因而裸露出奇点。



以上就是对黑洞奇点的一些认识看法,欢迎评论关注。


物原爱牛毛1


目前人类所知的大自然法则和物理定律都无法诠释黑洞的奇点,按照目前科学家对奇点的理解,奇点是一个体积无限小,密度温度无限大的点!

但是体积无限小究竟是一个什么概念?从数学上分析,体积无限小就是没有体积没有大小,但这在物理上并不允许,因为现实中并不存在无限小的东西,最小的可测量长度就是普朗克长度!

还有温度密度无限大,通常情况下我们认为温度可以无限高,但其实并不是这样,温度也一个上限,就是普朗克温度,它是宇宙大爆炸发生一个普朗克时间后的温度!

相对论和量子理论都无法诠释奇点的特性,而这两个理论是现代物理学的基石,一个诠释了宏观世界的特性,一个统治了微观世界!

奇点究竟是什么,目前并没有定论。这也说明了在相对论和量子理论基础上肯定还有更高一级的物理定律等待着我们去发现!

从人类给奇点的定义来看,与宇宙大爆炸发生时的“奇点”非常相似!


宇宙探索


无论是黑洞的奇点,还是宇宙大爆炸的奇点,二者的奇点是一码事,黑洞的物质总是动态的,中心点是静态的,故而称为奇点,有黑洞才会有奇点,因此宇宙大爆炸的奇点也必须是在黑洞之中。奇点是黑洞的中心点,奇点之上是没有一星半点的物质的,因为奇点是一个体积为零的几何点,也就是说奇点没有体积,没有体积就不能容纳任何物质空间和能量,就不存在物质,这是绝对的科学公理,即便是享有盛名的人类头号科学家也无权违反这条公理,违反了就是不折不扣的谬论,所以说奇点上物质密度无限大能量热度无限高的说教只能是荒谬幼稚的错误,奇点以外充满了高速旋转的真物质,由于真物质的运动速度是超光速,因此真物质没有静质量,只有动质量,它们动质量是通过奇点计算的,因此奇点就获得了静质量,这就使得人们产生了误会,以为奇点就是整个黑洞的质量,事件视界之内空空如也,什么都没有,进而又认为黑洞没有自转没有电荷,显然是差之毫厘谬以千里,奇点体积为零,它怎么可能包含黑洞的全部物质呢?它怎么可能包括全部宇宙的物质呢?又怎么能让事件视界之内空空如也呢?如果有原初宇宙黑洞的话,它的直径应该有1000亿光年那么远,所以奇点以外的黑洞领域是动态的真物质的世界,动态的真物质分为三层,中心层是黑核,第二层是中流层,第三层是外围层,这三层的真物质都围绕着奇点旋转,并以奇点为它们的质点。总之,一言以蔽之,奇点就是黑洞中心的几何点。


无为而治68814940


黑洞中的奇点,宇宙的起源的奇点,以及自然万物得以繁衍的奇点都是一个定义。奇点又名起点,是一切现象得以呈现和延续循环的衔接点。

首先,黑洞中的奇点即使孤立的,但也与其周围空间有着密切的关联性。我们生活在这个宇宙之间,很容形成闭塞的思维逻辑。会忽略我们所生存空间之外的运行规律和潜在关联性。这样封闭的思维模式便会在日后的研究和探讨中留下种种诟病无法解惑。

其次,奇点是以孤立且u关联性很强的状态存在。这种孤立是为了打拼创造一个比较特殊的模式和空间出来,但其关联性却是既能一方面汲取以往比较成熟的因果律的同时,还能服务于自身按照奇点独有的特性运作下去。

最后,奇点之中的相对论需要一个较大的范围或者时间上的跨度来调剂。因果循环自有它的道理存在,但是在未完成整个循环周期之前来切入相对论,这样不但不能够获得相应的结果,甚至还会造成思维和结论上的扭曲。

总之,奇点既需要独特的独立性,又要延续其必要的关联性。宇宙的延续既需要奇点来打破结束的僵局,但又要未延续新的宇宙来斗智斗勇。奇点在宇宙的范畴上,是无法用人类短暂的生命时光来衡量,只有人类用生命阐述出奇点的意义之后,才能够在宇宙灭亡和复苏中得以升华。


零点智慧


这个问题问的好,奇点就是宇宙规律以外的表象和宇宙规律以内的运动的临界点。用广义相对论和量子力学来理解宇宙事物,奇点是个大问题。奇点是什么?是物质,引力形成的物质。从宇宙以外的表象看,宇宙奇点就象一块烧红的铁,千锤百炼的锻打,成了固态奇点。黑洞的引力源形成的奇点是动态的,像烧红的铁汁,呈液态状流动走丢了。你可以理解为从黑洞漏斗走掉的东西还原了物质的本来面貌,变成了微观世界最小的量子形态,加入了宇宙中的暗物质群体,变成了物质的暗能量的来源。

突破了临界点的东西,不是人类想像的,按大自的规律洗牌,自然造化的结果。黑洞的最终走向问题,有人说宇宙是黑洞的循环体,黑洞的背后是另一个宇宙,而不是无限小的奇点,这个问题正确吗?宇宙演化到最后是个超级黑洞,黑洞蒸发又诞生出一个新的宇宙,奇点大爆炸证明不了什么?这个也不太正确,全盘否认了广义相对论的推理。这些假设,争论的就是一个奇点问题。


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谁也无法真正说清楚黑洞的奇点是什么。

对于黑洞的定义很明确:黑洞是一种密度无限大,热量无限高的天体,在黑洞中所有物理定律都会失效。

黑洞是演变到最后阶段的恒星。当一个大质量的恒星燃尽之后,在引力的作用下坍缩,形成白矮星,白矮星进一步坍缩成中子星,中子星继续坍缩下去,形成一个巨大的引力场,引力大到任何物质,甚至光都无法逃脱,这就是黑洞。所以黑洞不是洞,本质上来说它还是一个星体。

理论物理学家认为黑洞的所有质量都处于其中心一个无穷小的点上,就是“奇点”。奇点是不断坍缩而形成的一个无穷小,小到无限接近于零的一个点。但目前为止人类无法对黑洞内部进行观测,无法证明奇点的存在。

在远离黑洞的太空中,天体可以自由地运动,光可以自由地穿梭,然而越靠近黑洞,引力越大,最终在一个范围内,任何物质都会被它吞噬而无法逃脱。这个范围的边界叫做“视界”。


烤秋刀鱼


道是无,奇点是中点,无中生有,有中化无,其象太极图(阳中负阴⊙,阴中抱阳,)老子曰:知其白,守其黑,复归于无极,(其大无外,其小无内,三十辐而共一毂(中点即奇点,奇点之中是另一个世界,)大国者下流天下之交天下之牝,谷神不死,是谓玄牝(即毂又名玄牝之门,是谓天地之根,人之命门),在天地之间,其犹橐籥乎,虚而不屈,动而愈出,多言数穷,不如守中(气交变于中),牝常以静胜牡,以静为下,大国以下小国,则取小国(玄牝),小国以下大国,则取大国(玄同),其大无外,其小无内,大小无极,浑束为一,是名司天在泉气交变(于中),常无,欲以观其妙,又名负阴抱阳冲气和(于一),常有,欲以观其徼,其形无中生有⊙,有中化无,生有化有,无生化无,其化变者:外而内,內而外,大而小,小而大,虚而实,实而虚,无而有,有而无,