題:
黑洞無奇點？
Sembei Norimaki
2017-03-09 23:27:42 UTC
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我的問題是關於具有事件視界和具有奇異性的等效性。

在一方面，含義似乎很明顯：

  • 奇異性意味著具有事件範圍，因此是一個黑洞。由於質量是在零體積的空間中壓縮的，因此，如果距離足夠近，則逃逸速度將大於光速，因此根據定義，您將得到黑洞。

但是相反呢？具有事件視界是否暗示存在奇點？

是否可能是您的中子星質量足以達到與光速相等的逃逸速度，但強度不足以使物質崩潰？

即使這樣的恆星由於強力在到達事件視界之前坍塌而無法存在，也並不意味著等價。

這僅意味著對於最大強力的某個特定值，這是不可能的，但是現在可以想像一個假想的異物，其具有更大的強力。科幻小說”的問題，那麼有可能在不崩潰的情況下達到事件的視界，對嗎？

或者這兩個概念之間確實是等價的，所以無論如何抗拒崩潰它永遠不會達到事件的視野？

[Kerr Newmann指標]（https://en.wikipedia.org/wiki/Kerr%E2%80%93Newman_metric）的存在表明，*可能*具有奇異性而沒有事件範圍。我不知道真正的物理學家之間最新的共識是什麼。
六 答案:
zephyr
2017-03-09 23:45:18 UTC
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具有事件範圍是否暗示存在奇點？

事件範圍不是任何給定對象的固有組成部分。就像恆星突然變成黑洞，它突然變成了事件視界一樣。事件視界僅僅是一個數學邊界，它定義了與質量$ M $的距離，其中逃逸速度等於光速。我可以為黑洞，太陽，地球甚至您的黑洞計算邊界。因此，我猜這裡的答案是否，具有事件視界並不意味著存在奇點。

可能是您的中子星質量足夠大達到等於光速的逃逸速度，但還不足以使物質塌陷？

從技術上講，這裡的答案是否定的。原因是一旦它需要大於或等於光速才能逃離對象的速度，它必然是一個黑洞。那就是黑洞的定義。因此，這意味著您建議的中子星實際上是一個黑洞。黑洞的另一個等效定義是質量集中在該對象的事件視界內的任何對象。

但是您可能仍然會問，是否有一個黑洞，其中事件視界內的質量不是奇異點。這將需要某種支持，以防止事件崩潰到奇異之處。答案是目前未知。問題在於，在事件視界內，突然之間您需要同時使用GR和量子場論，但是這兩種理論不能很好地發揮作用。相反，您應該使用量子引力理論，但該理論尚未得到發展。因此，最終對此的任何答案都將是一個猜測，直到該理論被充實為止。

如果您編寫一個逃逸速度等於光速的方程式，並插入地球的所有數字，那麼您是否將無解？ （我說這是假設您正確地計算了地球內部的引力，由於地球半徑之外的質量沒有淨引力，引力不斷降低。如果我沒記錯的話，只需運行數字表示整個地球的質量，但這顯然是對錶面和外部的無效解決方案。）
@jpmc26是的，您是正確的。我在回答中提出的建議是，要計算任何給定質量的事件範圍，您假設它是點質量，並使用標準的$ r = 2GM / c ^ 2 $公式。當然，您會發現，如果對地球執行此操作，則半徑將比地球的實際半徑小得多，因此，我們如何知道地球不是黑洞（除了一些更明顯的證據以外）。關鍵是，您確實得到了一個“無效”的解決方案，正如您所說的那樣，它告訴您地球不是一個黑洞。從技術上講，它仍然具有事件範圍。
這樣地球就沒有事件視界了。地球質量的黑洞會。或人類質量的。您並沒有為您提到的任何對象計算邊界。僅適用於質量相等的黑洞。
這就是問題。沒有人能夠在黑洞的裙邊下窺視，所以我們所能做的就是猜測那裡有什麼。當前黑洞的數學公式傾向於以漸近線或除以零來結束它。也許最終新的數學或新的方程式將能夠描述此時發生的情況。
請參閱下面的@MarkFoskey's答案。事件視界內的所有內容必然都在同一位置結束（或至少與之接近，以至於GR崩潰並發生了某些事情）。
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採取@zephyr點。我可能反應過度了。除非您以某種方式編輯答案，否則我顯然無法撤消它。 GR可以描述事件範圍內“幾乎無處不在”發生的情況，但是這種描述在每個人未來的世界上總是在某些時候失敗。
沒有理論能夠“可靠地”描述事件範圍內發生的事情。 GR確實描述了事件範圍內發生的情況，您的答案應該基於此。
Robyn
2017-03-10 08:01:13 UTC
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當真正的中子星的重力超過中子簡併壓力的強度時，它便會開始崩潰。

當您接近事件的視野時，所需的力阻止靜止質量墜落到無窮遠處。因此，我認為在達到事件視界的臨界密度之後，任何虛構或其他形式的有限力都無法使星形保持星形。在事件視界或事件視界內部可能需要量子引力理論，而我沒有其中之一。

所有觀察到的中子星都具有太高的質量，無法被“中子簡併壓力”支撐。由Oppenheimer和Volkhoff在1930年代後期建立。
kubanczyk
2017-03-10 20:24:11 UTC
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單數表示“我的理論在這裡不起作用”。換句話說，GR無法預測此時會發生什麼，因此將其稱為奇點。

最重要的是不要將地圖誤認為該地區。 GR是地圖，真正的黑洞是領土。 GR是可以讓我們預測在該區域中會發現什麼的地圖。

如果地圖上顯示“不十分了解這一點”，那麼當您進入地圖時，您真的不應期望區域，您會在那看到不可測量的無限事物。這非常違反我們的歷史經驗。迄今為止，我們一次又一次地觀察到領土上的正常有限事物，但是我們從未見過不可測量的無限事物。在每種情況下，當一張舊地圖說我們將看到無窮大時，我們都會發現對一個區域的測量是有限的，因此偽造該地圖（該理論）。

應該指的是單數形式僅指地圖。您真的不應期望當您的實際飛船進入黑洞（領土的物體）時會觀察到奇點（地圖的物體）。

可能會發現GR是關於事件視界大約是正確的，但是我們已經知道，描述事件的中心還不夠好。

我們許多業餘愛好者沒有意識到，我們對宇宙的想法實際上只是一組傾向於預測我們所觀測到的方程，有時我們所觀測到的與方程所預測的並不完全匹配。當它發生時，實際上有些人喜歡它。
由於該問題詢問的是奇異性，這是GR的預測/問題，因此就GR而言，答案會更好。
Rob Jeffries
2018-03-15 14:17:37 UTC
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關於中子星在事件視界內消失但保持某種平衡的問題的答案是否定的。至少根據廣義相對論，它是目前市上唯一值得尊敬的遊戲。

不，有兩個原因。首先，在GR中，支撐恆星的壓力也是重力（或時空曲率）的來源。支撐增加M / R $的中子星所需的不斷增加的壓力最終變得自毀，而與哪種機製或粒子所提供的壓力無關。 GR的數學公式清楚地表明，在內部Schwarzschild半徑大約為1.2到1.4（取決於材料的壓力和密度如何相關），穩定的物體不能更小。

如果某個對象無法靜止，並且其徑向坐標必須減小，並且在$ \ sim r_s / c $的時間尺度上會形成奇異性（或GR分解為$ r \ rightarrow 0 $，如果您願意，則為奇數），其中$ r_s $是Schwarzschild半徑。這是不可避免的，因為時間的增加超出了事件範圍。

對於旋轉（Kerr）BH，細節可能會略有不同。仍然有望形成奇點，但孤立的Kerr BH可能會形成環狀奇點。這不會改變在事件範圍內（在GR中）具有穩定/靜態對象的可能性，並且預計會形成“奇異性”。

“ ** GR的數學清楚地表明，在事件範圍內，對像不能靜止，並且其徑向坐標必須減小*”-不完全是。您正在談論Finkelstein的一個非常麻煩的“擴展”：http://www.strangepaths.com/files/finkelstein.pdf-但是，在原始的Schwarzschild解決方案中，事件範圍位於$ r = 0的原點$，因此徑向坐標不能超出此範圍：https://arxiv.org/pdf/physics/9905030.pdf-該BTW可以解釋為什麼事件地平線望遠鏡項目拒絕發佈人馬座A *的照片。
Mark Foskey
2017-03-10 08:16:33 UTC
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zephyr是正確的，您需要量子引力才能真正了解事件視界內發生的情況。但是，關於黑洞事件視界內部會發生什麼的傳統描述（或多或少忽略了量子力學）是，沒有力可以阻止物質形成奇異性。事件視界內的坐標系如此粗略地講，未來方向指向中心。因此，您不能僅使一堆物質足夠密集以適合事件範圍內的事物，同時又要具有足夠強的強度而不會崩潰到奇異點。

是否可以計算出到達中心的最長時間（主觀）？ IE一旦進入一個半徑為R的（為簡單起見，Schwarzchild）事件視界，您將來可能會經歷多久，之後您才必定會經歷一個奇點（從內部開始！）。
@SteveLinton是的。對於Schwarzschild BH，它是$ \ pi r_s / 2c $，其中$ r_s $是Schwarzschild半徑。
因此，對於最大的已知超大質量黑洞（約10 ^ 10太陽質量），無論您做什麼，在越過事件視域之後約有1.8天，您都必須達到奇點。對於Heechee而言，如此之多！
ClemyNX
2018-03-14 20:12:18 UTC
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黑洞可以是任何大小。可能是行星系統的大小。考慮到物質的特定分佈，我認為您不一定需要存在奇異點。

但鑑於黑洞內部的物質無法逃逸的事實

即使我們想像一個具有結構以防止其內爆的剛體黑洞，內部熵最終也會使這些結構坍塌，從而產生奇異點。

您仍然會很快獲得奇點。

這全都是基於我對黑洞的理解，我不是科學家。我希望有人可以告訴我我是否理解正確。

“內部熵最終會使那些結構崩潰”，這使您牢牢把握了量子尺度，因此請用量子術語來解釋這種內部熵理論。您當前的公式不會贏得諾貝爾獎，OP的問題實際上是在諾貝爾獎級別上，它應該得到認真的回答。
從理論上講，黑洞會因霍金輻射而失去質量。並不一定是內部的物質會越來越靠近。IMO，由於奇異涉及無限，因此它們在物理上不是真實的或可能的-它們只是一個數學模型。無限不可能存在於物理世界中，因為一個人需要從有限到無限的交叉點，從本質上說，這是一個悖論。無限是一個數學概念，而不是數字。如果物理模型給您無限性，那麼您就犯了數學錯誤，並且/或者您的模型不完整。


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