科学家在黑洞中心发现的奇点，会让我们已知的物理定律瓦解

科学家们在黑洞中心和宇宙大爆炸起头的时候，发现了一些奇点，它们在物理学上不代表任何工具，同时也告诉人们我们已知的物理定律正在瓦解。

我们各人想象一下，假说说重利巴我们压缩成一个无限小的点，那我们就小到不会占据任何体积了，那个听起来似乎是不成能的工作。

但是科学家们却在黑洞中心和大爆炸起头的时候，发现了一些“奇点”。

当那些奇点呈现在数学中时，他们在物理学上不代表任何工具，同时他们也告诉人们，我们的物理理论正在瓦解，将来我们还需要用更好的解释来取代它们。

什么是奇点？

奇点能够呈现在宇宙的任何一个处所，物理学家遍及用它们来理解宇宙中的数学。

所谓奇点，就是存在于黑洞中的一个十分奇异的点，他也是大爆炸的起点，以及大塌缩的起点。

在数学中，奇点凡是是在数学对象上称为不决义点的点，或是在特殊情况下不克不及完全排序时，呈现在异常集中的点。

它是数学中“行为不端”的处所。因为当一个分数的分子是一个有限值而分母变成零时，成果凡是会生成一个无限值。

那些奇点中的大大都凡是能够通过指出方程贫乏某些因素，或者指出永久不会到达奇点的物理可能性来处理。换句话说，它们有可能不是“实在的”。

但在物理学中存在着没有简单处理计划的奇点。最出名的是引力奇点，引力奇点是大爆炸宇宙学中提到的一个“点”。该理论认为，宇宙是在那个“点”的“大爆炸”后构成的。那是我们目前关于引力若何运做的更好理论。

奇点的分类？

奇点是具有无限密度、无限高时空曲率、无限高热量和无限小体积的“点”。所有已知的物理定律都在奇点失效。

在寡所周知的物理定律失效的处所，奇点凡是被认为是一个点，但原则上它们能够采纳一维线以至二维膜的形式。

奇点在广义相对论中被分红了坐标奇点和实奇点两品种型。当无限大在一个坐标系中呈现，而在另一个坐标系中消逝时，就会呈现坐标奇点。

物理学家卡尔·史瓦西在把广义相对论应用于一个简单的球形量量系统中的时候，他发现解有两个奇点，一个在切确的中心，而另一个在离中心必然间隔处。

多年来，物理学家认为那两个奇点预示着理论的瓦解，但只要球体的半径大于施瓦西的半径就没有关系了。

按照圣何塞州立大学的说法，物理学家所需要的只是广义相对论来预测引力对量量的影响。

若是一个物体被挤压到它本身的史瓦西半径以下，那奇点就会在量量之外了，同时那也意味着广义相对论会在它不该该存在的区域里瓦解。于是人们很快就发现了史瓦西半径处的奇点就是坐标奇点。

天体物理学家伊森·西格尔在《福布斯》中写道，固然坐标系的变革消弭了奇点，但他保留了广义相对论，能够使其仍然可以做出有效的预测。

所以按照广义相对论的方程，只要构成一个不扭转的史瓦西黑洞，那么在黑洞视界内的物量，在引力感化下肯定能坍缩出一个密度无限大的奇点。

宇宙从大爆炸起头的平均膨胀是那个黑洞坍缩的镜像反转，那意味着宇宙降生于一个奇点。

爱因斯坦说，时间和空间是人们感知的幻觉。时间是因为宇宙万物的变革，才使人们有了时间的概念。在奇点，跟着宇宙的降生，起头发作变革，那就是宇宙的起头。

按照国度天文杂志的一个说法来看，若是你筹办挤压的那个物体低于它的史瓦西半径，那它本身的引力就会变得十分强大，以致于大到它能够本身继续挤压本身，曲到它成为一个无限小的点。

几十年来，物理学家不断都在狡辩，他能否会坍缩成一个无限小的点，或者他能否有能够阻遏他完全坍缩的其他力量。

固然白矮星和中子星能够无限地支持本身，但任何大于太阳量量六倍的物体，城市有足够的引力去压服所有其他力，并在最末坍缩成一个无限小的点。美国宇航局说，那才是一个实正的奇点。

其他奇点？

我们称之为黑洞的是一个裸奇点，一个密度无限的点，被施瓦西半径内的事务视界所包抄。

物理学家持久以来不断认为，在广义相对论中，所有那些奇点都被事务视界所包抄。那个概念被称为宇宙审查假说。

按照Quanta杂志来看，事务视界“庇护”奇点不受外部察看者的影响，除非他们越过事务视界。所以计算机模仿和理论工做提出了裸奇点的可能性。

之所以给它定名，是因为一些人揣测宇宙中的某些过程会阻遏（或“审查”）奇点的呈现。

裸奇点是一个没有事务视界的奇点，他能够从外部宇宙察看到的，但那个表露的奇点能否存在，如今仍是一个有争议的话题。

因为它们是数学奇点，所以没有人晓得黑洞的中心是什么。要想理解它，我们还需要一个超越广义相对论的引力理论。

详细来说，我们需要一个量子引力理论去理解他。按照宇宙物理学来看，量子引力理论能够在很小的标准上描述强引力的行为。

否则在我们处置小于普朗克长度或时间的物体时，包罗广义相对论在内的已知物理定律似乎实的失败了。

意思是，在如许的标准上，一个合理的假设是，在量子过程的影响下，坍缩到奇点的物量可能会“反弹”并向外扩展到另一组维度。有些人认为，大爆炸的“奇点”现实上就是如许一种反弹。

量子引力理论

修改或替代广义相对论，以替代包罗普朗克星、引力星和暗能量星在内的黑洞奇点假设，但那些设法都是假设，实正的谜底必需期待量子引力理论。

加州理工学院的理论物理学传授，把量子奇点定义为引力将空间和时间相互分隔的处所，从而毁坏了时间的概念和空间确实定性。

剩下的是一个任何工具都可能从中呈现的‘量子泡沫’。奇点，尤其是那些与扭转黑洞和裸奇点相关的奇点，以至可能允许时间游览。

假设广义相对论的大爆炸理论是宇宙汗青的现代宇宙学模子，因而它也包罗一个奇点。

按照大爆炸理论，大约在137.7亿年前，整个宇宙被压缩成了一个无限小的点。固然物理学家晓得那个结论是错误的，但是大爆炸理论从那一刻起，在描述宇宙汗青方面就像黑洞一样获得了庞大的胜利。

大爆炸奇点的存在告诉科学家，广义相对论是不完好的，还需要更新。还有一种可能处理计划是因果集理论。

在因果集理论下，时空是由称为“时空原子”的离散块构成的，他不像广义相对论那样是光滑的持续体。

在英国利物浦大学研究那一课题的物理学家、物理学家布鲁诺·本托告诉LiveScience，没有什么会比那些“原子”中的此中一个更小了，所以奇点是不成能的。

在那些初始时刻之后，“在远处的某个处所，宇宙变得足够大而且‘表示优良’，以致于持续时空近似成为一个很好的描述，广义相对论也能够接收我们所看到的事物。”。

固然大爆炸奇点问题没有遍及承受的处理计划，但物理学家们希望他们能尽快找到处理计划，而且他们喜好本身的工做。

正如本托所说，“我不断对宇宙沉迷，现实中有良多工具，大大都人将它与科幻小说以至梦想联络起来。”