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第71章 重力强度

何威大华道:“裸奇点。这个,也就更加奇怪。裸奇点,是理论中没有视界,包围住的引力奇点。在广义相对论中,所描绘的黑洞,是由奇点与包围住它的视界所构成,速度最快的光,也无法逃脱到视界之外,因此理论上,外界观察者,无法直接观测到,黑洞内部的现象。裸奇点则与之相反,光与其他粒子有机会,逃离奇点至远方,而视界因此不存在;外界观察者,有机会观察到,发生在奇点附近剧烈扭曲时空的现象。”

科学家曰:“相关理论,广义相对论;量子引力理论。裸奇点的存在对于,天文物理等领域来说,有其重要性,其中之一,是可能得以观察到,星体坍缩成,无限大密度的点的一些过程。另一方面,其存在与特性,乃是对量子引力理论,进行检验的良好机会。”

何威大华道:“著名研究者,爱因斯坦;霍金;罗杰·彭罗斯等。首先你们,也应该,仔细的了解和认识……”

便携电脑,手表投射出,这些画面。

传统看法认为,大质量恒星最终会坍塌成黑洞,但有些理论模型却预测,那会形成,所谓的“裸奇点”,这是天文物理上,悬而未决的重要问题。

科学家曰:“重点,提要。这个我们,也应该仔细的研究一下。裸奇点的发现,会为物理学上的统一理论,提供直接的观测,对该理论的影响甚巨。裸奇点,是不被黑洞围绕的空间-时间奇点。”

便携电脑手表,立刻拖着,这些画面……

现代科学,已把许多奇怪的概念,昭告天下了,但其中最诡异的,莫过于大质量恒星,到达其生命尽头时,所面临的命运。

在燃烧了亿万年后,恒星的燃料耗尽,无法再支撑自身的重量,于是开始,灾难性的崩塌。

像太阳这类大小适中的恒星,会在崩塌成较小体积时,再度稳定下来;但若是质量更大的恒星,它的重力,将压过所有阻止坍塌的力量,使得恒星,从原本数百万公里的大小,塌缩成比英文字母“ i ”上的一点还微小。

裸奇点,确实存在,很多的疑问……

裸奇点,让大家感到,越来越震惊,觉得非常的奇怪。

何威大华道:“这些问题,确实很奇怪啊。”

便携电脑手表,立刻投射出,这些画面……

多数物理学家与天文学家,认为这个结果,就是黑洞,一种具有强大引力,而没有任何东西,能够逃离其近旁的天体。

黑洞的核心,是个奇异点(singularity),恒星上头所有的物质都缩进了,这个体积无限小的点,环绕在奇异点周边的就是,物质无从逃脱的空间,其边界称为“事件视界”。

任何物体,一旦进入,事件视界之内,就永远无法,离开这个区域,就连物体所发出的光,也会陷落其中,因此外界的观测者,再也看不到它。

坠入的物体,最终将撞毁在奇异点上。

科学家曰:“这个问题,确实很重要。我们该怎么解释,这个问题。然而这个描述,是否真确?从已知的物理定律,我们清楚知道奇异点会形成,但不怎么确定事件视界的存在。大部分物理学家,实行的假设,是视界必须存在,只因为以视界做为科学的屏障,是非常诱人的概念。物理学家,尚未完全理清奇异点上,究竟怎么了:物质是被压垮了,但变成了什么呢?事件视界,将奇异点藏匿起来,也阻隔了我们,对它的探索;奇异点上,可能发生各种,未知的事情,但对外界,不产生任何效应。天文学家,在描绘行星与恒星轨道时,完全不必考虑,奇异点的影响,因为不论在黑洞里,发生什么事情,都只会留在黑洞里。”

何威大华道:“但是……黑洞的这些现象,更加奇怪了。但是,越来越多的研究质疑着,这个一向被视为理所当然的假设。在许多关于恒星坍塌的学说中,事件视界,并未形成,因此奇异点,其实就暴露在我们眼前,确实非常的奇怪。”

便携电脑手表,拖着出,所有的画面……

物理学家,称它为“裸奇点”,物质与辐射,可坠入也可弹出这个区域,也就是说,以往我们以为造访黑洞里的奇异点,是趟有去无回的旅程,但其实,你却可以在非常接近裸奇点后,全身而退,并叙述你此行的见闻。

科学家曰:“果真让我们,感到很奇怪。假如欠缺事件视界的裸奇点真的存在,在奇异点附近发生的神秘事情将会冲击外在的世界。裸奇点可以用来解释天文学家已观测到却无法解释的高能现象,并提供了一个探索时空最精细结构的模型。”

何威大华道:“奇异点。同时,更加奇怪。奇异点显然是个神秘的东西,它们是重力强度无限大的地方,已知的物理定律在此完全失效。根据物理学家当前对重力的理解,奇异点潜藏在爱因斯坦的广义相对论里,无可避免地会在巨大恒星崩塌的过程中产生。广义相对论无法解释主导着微观世界的量子效应,而量子效应必将介入恒星坍塌的过程,以防止重力强度真的变成无限大,但物理学家对发展出可用来解释奇异点的量子重力理论,仍一筹莫展。”

科学家曰:“娜姐……这些问题很重要。相较之下,要解释在奇异点周围发生的事情,似乎较为直接而容易。恒星的事件视界大小可达数公里,远大于量子效应的尺度,假设没有其它新的作用力介入,应可单纯地用广义相对论来解释。广义相对论所根据的是我们已经非常了解的原理,而且已通过了90年的观测验证。”

“我们遇到……了解,资源问题……”这些女性科学家,说的非常有趣。

何威大华道:“它有,这些现象。虽然如此,要将理论套用到恒星坍塌的现象,仍是件艰巨的工作。爱因斯坦的重力方程式是出了名的复杂,物理学家必须做些简化的假设才能顺利解出。美国物理学家欧本海默(J. Robert Oppenheimer)与史奈德(Hartland S. Snyder)在1930年代末期首开先例,为了简化方程式,他们只考虑完美的球状恒星,并假设它们是由密度均匀的气体所构成,且气体压力忽略不计。他们发现当这类理想恒星坍塌时,表面的重力会持续增加,最终强大到足以圈捕住所有的光与物质,形成事件视界,恒星不再能被外界观测者看到,之后更迅速塌缩成奇异点。另外,印度物理学家达特(B. Datt)也独立做出同样的结果。”

科学家曰:“同时也包含着,这些现象。当然,真实的恒星复杂多了。它们的密度并不均匀,而且气体会施加压力,同时有各种形状。是否每个质量够大的恒星都会变成黑洞呢?1969年,英国牛津大学的物理学家彭若斯(Roger Penrose)认为答案是肯定的。他推测在恒星坍塌时,需形成事件视界才能形成奇异点,由于总是被视界遮住,大自然并不允许我们窥看奇异点。彭若斯的猜想被称为宇宙审查假说,虽然只是个猜测,却巩固了现代黑洞研究。物理学家希望能够以严谨的数学来证明这个假说,就像当初证明奇异点是不可避免的那样。”

何威大华道:“诞生。然而这样的期望并没有实现。我们没有提出任何关于宇宙审查假说的直接证明,反而开始一一分析重力坍塌的各种状况,借着增加理想化模型所欠缺的性质,逐渐让我们的理论模型更准确。1973年,德国物理学家塞费德(Hans Jürgen Seifert)与同事考虑了密度不均匀的恒星。非常有趣的是,他们发现密度不同的各层物质在坍塌时,彼此会有交互作用而短暂地产生不被视界遮蔽的奇异点。在众多不同的奇异点类型中,这种奇异点算是相当温和的,虽然密度会在某处变得无限大,重力强度却不会,所以奇异点并未将坠入的物体挤压成一个无限小的点。因此,广义相对论没有失效,而物质也可以行经该处,而非步入终点。”

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