題:
黑洞真的很奇怪嗎?
stevie
2016-02-19 19:37:23 UTC
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黑洞不能只是超稠密的物體嗎?它們仍然可以是黑色的(畢竟,黑色永遠不需要特殊的物理方法),並且具有很強的引力場。如果我們懷疑它實際上是由於重力而吸收光,那麼很可能存在足夠強的引力來捕獲光,而當物質掉入該物體時不會放出任何輻射。

我只是想很難接受任何事物都可以具有無限大的性質存在,因為它將導致無限大的質量導致無限大的力量……這只會無限快地摧毀宇宙,不是嗎?因此,我認為一個超大質量的物體也可以是一個壞蛋,而不必成為一個奇異的物體。

奇異性正是我們的引力和時空定律崩潰的地方,它具有無限的潛力,因為它不能被我們目前的規則所解釋,而不是因為它以某種方式聚集了宇宙中的所有物質並變得無限密集。
@Dean是正確的。用我們目前的數學奇點是不可能的。我們已經顯示的方程式表明,如果它們存在,它們的影響將無限擴展。唯一的問題是,還沒有人確定經典物理學和量子物理學之間的界限。現在,它們似乎是完全獨立和不同的。數學還沒有調和如何在不施加重力的情況下如何存在奇異性。
@Dean是的,我的最初想法是可以解釋黑洞現象而無需奇異之處。光不能逃脫其引力,那又如何呢?看起來光子可以被足夠強大的引力場捕獲。也許我們可以找到閾值,請確保它是一個很大的數字,但是為什麼它應該是無限的呢?
六 答案:
Featherball
2016-02-19 21:25:06 UTC
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什麼是奇點?

奇點是宇宙中物質無限密集的一點。奇異點位於黑洞的中心,並且通常隱藏在事件視界的後面。因此,從本質上講,奇異點是空間中的一個點,在此空間中,很多物質被壓縮在一個很小的空間中。當您具有奇點時,事項不會變為無窮大。 密度是無窮大。密度和物質是不同的東西。

在超新星爆炸中通常會產生奇點。超新星是恆星產生的地方,恆星中心(生命盡頭)有太多物質,恆星無法承受自身的引力,恆星自身坍塌並爆炸。

超新星可能發生的第二種方式是在雙星系統中-如果存在一個白矮星,它會從另一顆恆星中竊取物質,並最終積累如此多的物質,使其爆炸。

奇異性是由大星而不是小星引起的。在超新星中爆炸的小恆星會產生稱為中子星的東西。

那麼什麼是黑洞?

黑洞是空間中具有如此強大的引力場,甚至光線也無法逃脫。黑洞沒有黑色,它們沒有顏色,因為我們看不到任何光從它們回來。所以不,光不會被吸收。由於一種叫做霍金輻射

的機制,黑洞最終也會消散。有多種類型的黑洞,包括:

  • 超大質量黑洞(通常在星系中心)

  • 恆星黑洞

  • 原始黑洞

  • 旋轉(Kerr)黑洞

最後,黑洞內有3個主要區域。

Diagram of a black hole

此圖可以向我們展示很多東西,例如黑洞如何沒有遍及整個宇宙的引力。

最後,我們可以算出其中的區域使用 Schwarzschild半徑,甚至光線也無法逃脫。如您所說,這個答案不應該包含相對論,我也不包含任何數學。概括來說,Schwarzschild半徑是事件視界位於黑洞中的地方。在理解您不了解的內容時遇到了麻煩,我想,如果我解釋了一個奇異之處,那麼我一定會幫助您,如果我已經說了您已經知道的話,對不起。如果您想看看我用斜體字寫的一些術語,我提供了一些Wikipedia鏈接。您可能還想看看黑洞熱力學

好吧,這就是我的懷疑:除了能夠將無限想像為一種數學現象之外,將無限遠應用於物體時在物理宇宙中可能沒有任何意義。僅僅因為某物具有不人道的巨大質量,我們沒有理由相信它會崩潰成無限。大值在空間上沒什麼特別的。這個想法是出於歷史原因,所以當科學家第一次意識到那裡存在大量物體時,他們認為它們可能會引起奇異的行為嗎?如果是這樣,為什麼不還幻想無限高頻率的伽馬射線呢?
奇點是體積為0的點。我想,您正在混入一些事情。質量不會達到無窮大。質量變得如此密集,其體積變為0。您說過“不人道的大質量”,質量並沒有達到無窮大。密度達到無窮大。僅在點具有無限密度時才創建奇異點。 @stevie
Gerald
2016-02-19 21:23:29 UTC
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這個答案在某種程度上是基於觀點的。我同意您對廣義相對論所預言的嚴格數學奇點的懷疑。這主要是因為嚴格正弦性的假設忽略了量子理論。克服奇異性的一種方法是 Gravastar。相關的是普朗剋星。兩種方法都試圖克服正弦性附近的悖論。仍然可以通過仍未定義的量子引力來提供完整的答案。

“真實”黑洞的另一個困難是旋轉。預計 Schwarzschild解不會出現在現實世界的黑洞中。

代替 Kerr解(或者可能是 Kerr-Newman度量)將更接近真實的天文物體,因此至少包括旋轉,並且可能會殘留一些電荷。

以光速傳播的無質量粒子會導致根據狹義相對論不確定的能量。大自然通過允許無質量粒子吸收任何能量來解決這個不確定的範圍,從而開啟了一種致力於無質量粒子的物理學。大自然可以以類似的方式在黑洞內部開闢一種新的物理學,以解決廣義相對論與量子理論之間的悖論。

謝謝,@Gerald, Gravastars來了!正是我所需要的。最後,一些理論家不喜歡在我們的宇宙中充滿無限討厭的物體!您知道,這只是純粹的感覺,但是對我來說,黑洞聽起來像是中世紀關於蟲洞和所有事物的某種假設。
好吧,蟲洞(愛因斯坦-羅森橋)將與廣義相對論保持一致,並且不需要奇點。但是它們可能由於其他量子理論原​​因而不穩定,至少當組裝成宏觀的“時間機器”時是不穩定的。基普·索恩(Kip Thorne)曾在他的《黑洞與時間扭曲》一書中對此進行了詳細討論:https://en.wikipedia.org/wiki/Black_Holes_and_Time_Warps
我不同意這是基於觀點的。也許OP沒有正確編寫它,但是問題是真實的。如果黑洞中存在奇異點,則事件範圍將無法定義為有限的。調和量子世界和經典世界將是一個真正的突破。現在,我們甚至都不知道數學必須從一個切換到另一個的邊界條件,更不用說平滑的網格劃分了。
在所有的經驗例子中,奇異意味著數學模型是錯誤的或不再有效。此外,奇異性導致矛盾。在我看來,黑洞到處都是奇異的事實非常危險。
Rob Jeffries
2016-02-20 00:12:18 UTC
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我認為您是從一個前提開始的,即有某種方法可以穩定黑洞事件視界內的一個非常密集的對象。在廣義相對論的“古典”中,奇點是不可避免的。一旦進入事件視界,就迫使對像在有限時間內朝著奇點移動並達到其奇異點,就像您無論是否喜歡都被迫及時向前移動一樣。

因此,在經典 GR中不可能有看起來像黑洞且具有事件範圍的東西,但不會形成某種奇異性。但是,我們知道經典GR必須在極小的(量子)尺度上分解,因此某物完全有可能發生以防止引力量子理論中的奇異性。

所以一個人可以完全自由地發明一種廣義相對論,它可以避免某種形式的奇點。但是(至少)有兩個要求。 (1)它應該解釋經典GR很好解釋的所有其他內容。 (2)它應該在事件範圍之外產生可觀察到的後果,因為否則它是毫無意義的肚臍注視( IMO>)。我有限的理解是,儘管存在奇異點(不再是重點),但這些形式仍然存在。換句話說,奇異點仍然存在,但物質並不會不可避免地最終消失(而是在其他地方!)

您所寫的關於無限質量,無限力等的東西是錯誤的。黑洞的質量及其引力效應得到了很好的定義。取零體積上的無限密度的積分仍會產生有限質量。

John Davis
2016-02-21 02:22:25 UTC
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通常將奇點描述為無限密度的點,但實際上它們比這更籠統:它們是時空度量標準中的某種病理行為。奇異性是實際的物理現象,還是它們只是表明理論(在這種情況下是廣義相對論)不再能夠描述自然,這是一個有爭議的問題。

Penrose的奇異性定理表明,在一定條件下非常合理的假設,即像星星一樣的物體的引力坍塌不可避免地導致奇點。請注意,儘管證明是測地線不完整的(即某些自由落體的時間線突然結束)。這(不必要)與在理想的黑洞解決方案(例如Schwarzschild度量)中出現的表觀“無限密度”曲率奇點不同。

這是否意味著在沒有無窮大值的情況下會出現奇點?這是否意味著在非常高的價值下,事情的表現可能會與我們目前的知識有所不同?沒有這樣的價值是無限的?
曲率奇異性是指曲率在時空的某個點“爆炸”的位置(即,存在無法消除的無限值)。它不是唯一的奇點,例如,很容易構造沒有曲率的時空,但仍然具有圓錐奇點。奇異性定理幾乎沒有告訴您奇異性的確切性質,曲率奇異性可能僅是高度對稱度量的特徵,另一方面,似乎並非如此。
userLTK
2016-02-20 04:39:58 UTC
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在物理上對此有很多好的答案,但是我看不到這個答案,因此我將簡要地給出一個答案。

我只是很難時間接受任何事物都可以具有無限大的性質存在,因為它將導致無限大的質量導致無限大的力量……那將無限快地摧毀宇宙,不是嗎?

如果黑洞具有無限性,只有在它們具有奇異性的情況下才有可能,那麼根據定義,這些無限性是無限小的,並且在任何距離上都不是無限的,甚至是原子的距離。因此,“如果宇宙小於一個原子,或者可能是在事件視界內,它除了落在奇點之外什麼也做不了,但是在任何安全合理的距離內,它都是黑色的,所以“用無限的力量摧毀了宇宙”孔不是危險的,也不是對宇宙的威脅。

所以我認為一個超大質量的對像也可以是一個壞蛋,而不必成為奇點

Gravastars來營救!正是我所需要的。最後,一些理論家不喜歡在我們宇宙中佈滿無限討厭的物體!

對於初學者來說好吧,物理定律就是它們的本質,他們不在乎我們的想法。關於事物是否“令人討厭”,這是情人的眼神。

2000年前,人們看到偶爾有火山噴出的“地獄火”是岩漿,地獄卻在地球內部。如今,地球內部產生的磁場可以保護我們,並為我們提供板塊構造,這對於有生命的行星確實非常有用。地球內部沒有改變,但是我們對它的看法發生了巨大變化。現在,我們熱愛地球的內部,但在2000年前,人們對此感到恐懼。

100年前,每個人都以為宇宙是銀河系,而80年前,他們以為宇宙是永恆的,直到那糟糕的哈勃望遠鏡暗示宇宙是一個開始,而且,很多東西都是永恆的。如果哈勃說過300年前,他已經被燒死在火刑柱上了,那毫無疑問,上面寫著“褻瀆者”的牌匾

這就是觀點的問題。這不是一幅完整的圖畫。黑洞造就了一個偉大的“布吉人”,因為它吞噬了一切,無法逃脫,但這只是全局的一部分。

愛因斯坦本人發現黑洞是一個令人反感的想法(他也不是太熱衷於量子力學),因此愛因斯坦認為宇宙中存在一些阻止黑洞形成的物理定律,甚至可能是情況是這樣,但老實說,在永恆中圍繞事件視界緩慢地壓縮與以奇異性或中心中發生的任何事情快速地壓縮相比有什麼不同。從某種角度看,這幾乎是同一件事。

一些理論已經走得很遠,以至於黑洞是神奇的地方,整個嬰兒宇宙都在其中。我發現,創新思維比科學更具創造性,但事實是,事件範圍內發生的事情仍然留在事件範圍內,沒人知道。

通常在黑洞上

它們非常有用。黑洞的形成以及引力的坍塌和坍塌的反彈,在整個銀河系中產生並分佈了重元素,在塌陷中形成了黑洞或中子星,大約90%的恆星被吹散回收後,如果可以的話,返回銀河系,只有10%左右會形成坍塌的核。

您可以將黑洞看作是恆星死亡的一個令人討厭的小殘留物,但是我發現一個事實,即大恒星在整個銀河系中循環利用並分佈著如此多的物質,因此非常酷。超大質量黑洞也有助於形成星系,因此,簡單的事實是,即使您不想與一個人穿越路徑,黑洞也非常有用。


現在,發生了什麼在一個黑洞內,已經有一些很好的答案了,我不想花太長的時間,尤其是因為我是一個外行,但是我發現在事件視野內對這個異國情調的推測非常有趣考慮一下。

我個人不相信奇異之處。我(認為),量子力學的波場性質以及空白空間具有的性質,例如粒子反粒子對實際上可以一無所有而形成(這使霍金輻射成為可能),我認為某種從來沒有完全奇異的奇異空間。

我不認為黑洞內可能有所謂的物理物質。我認為事物的行為會與此不同,更像是質子或電子的奇異性質而不是表面的物理性質,但這只是我對這個問題的看法。如果沒有量子引力理論,那有點像盲人看著地圖。沒人知道。 (太長了?)

好的,所以我想我的真正問題是,為什麼科學家認為有必要估計此處的無限密度或奇異行為。僅僅因為質量巨大且集中在少量體積中,就沒有什麼特別的了。發生在宇宙的每時每刻:)是什麼讓他們相信在那裡發生的事情比巨大的引力還要多?
iantresman
2016-10-29 21:24:58 UTC
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我認為,黑洞在本質上意義上是奇異的,沒有定義為具有任何有意義的位置或已知的速度。從零半徑的意義上講,我認為這並不意味著奇異。



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