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奇点

3已有 1882 次阅读  2018-03-15 06:06

根据爱因斯坦的广义相对论的理论,科学家推断出了一个在当时看来近乎天方夜谭的观点:

如果有一个质量极大的恒星,它自身产生的重力也无比巨大,最终恒星必定会因为不堪自身重负而坍缩成一个密度和曲率都无穷大、体积无穷小的点...

在这个点的周边,会创造出一片引力极强质量极大、连光都无法逃出的特殊区域。

在时空的维度上,就像一个无比深凹的洞....

科学界给了一个简单的名词:黑洞。

霍金与罗杰·彭罗斯合作,用严谨数学推理证明——

如果你能进入黑洞中心,就会发现里面关于黑洞的所有质量,都会汇聚到一个点上 -- 奇点,一个体积无限小、弯曲无限大、密度无限大、引力无限大的一个点。
 


黑洞所有的质量都被无限压缩到这里,所以奇点的体积无限小,

但它的密度无限大,引力也无限大。
 


之前,人们对奇点的形成有所争论,认为在形成奇点的过程中会发生其他的事情。

而霍金和彭罗斯一起,从理论上,证明了黑洞中心奇点的存在...

这也是他学术生涯中第一个举足轻重的定理:奇点定理 - 黑洞的中心存在一个奇点。

在这个“黑洞中有个奇点” 这个理论合理的基础上,我们进一步认为,如果我们反向来看,物质被吸入黑洞达到奇点的过程,是不是就是当年宇宙大爆炸的反过程?

如果我们把整个宇宙膨胀的过程进行反推,那么回溯到最后,一定会又回到一个点,也就是奇点上。

如果黑洞中是一个奇点的这个理论合理,那整个宇宙最初也可以是一个奇点。 按照彭罗斯和霍金的理论,大爆炸是确实可以是宇宙的开端。

这从一个理论的侧面,进一步论证了宇宙大爆炸的理论....

黑洞的边缘又发生什么?

而霍金,在解释黑洞究竟会不会发出黑体辐射这个问题上,

却创新的利用了量子力学的理论,第一次把宏观的相对论和微观的量子力学一起用在了解释黑洞上!

我们回到之前的问题,

黑洞的质量是在不停减少还是增加呢? 黑洞会向外放出黑体辐射么?

对此,霍金是这么解释的,

这一切,发生在黑洞的边缘....

量子力学告诉我们,时空是分散的。

说到真空,大家都以为,真空就是空空如也,里面什么都没有。

但在量子论领域,情况却并非如此。

在真空中,随时会凭空出现一对虚粒子对..  一个正粒子,和一个反粒子,一个携带正能量,一个携带负能量..

这些虚粒子会凭空出现,存在极小的一段时间,然后又相互碰撞结合而湮灭....

那么问题来了...

这俩虚粒子本来是应该凭空出现,凭空消失,达到能量守恒的。

现在一个被黑洞吞了,另一个成了有实际能量没有湮灭掉的实粒子了,那这个能量是哪来的?

能量是不能凭空出现的啊!

霍金的解释是,

这个离开黑洞的粒子的质量,一定是从黑洞本身的质量而来的....

黑洞吞了一个负能量的粒子,减少了自己的质量,而有另一个含有能量的粒子离开了黑洞... (因为正好在边缘,所以没有被黑洞吸进去)

这一切,

在外面看来,就像黑洞在biu~biu~biu地发射粒子一样。

(这些粒子不是从黑洞里跑出来的,而是从黑洞边缘空虚的空间里,变出来后逃逸出来的,但是逃逸过程中带走了黑洞的能量)

而这种猜想中发射能量的辐射,被称为“霍金辐射”。
 



与此同时,坠入黑洞的粒子质量为负,在它们的作用下,黑洞变得越来越小,直至消失。

当然了,这个过程非常非常漫长。
 



由于体积不断变小,

黑洞自己也有生命的终点。

它最终会变成一个迷你黑洞,在黑洞生命最后阶段的时刻,

这个迷你黑洞会爆炸,其威力相当于100万颗百万吨级的氢弹。

在一场大爆炸中....

黑洞的一切,灰飞烟灭.....
 



黑洞的奇点也会爆炸....

我们现在所处的宇宙,曾经就是一个奇点,即所谓的宇宙大爆炸奇点。

随后,这个奇点爆炸,这才形成了星系、恒星、行星,以及此刻拿着手机缅怀他的你和我。

世间万物,都由此而来,这就是宇宙的起源。
 





文章来源:http://www.wenxuecity.com/blog/201803/70209/18984.html





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