黑洞、引力波与宇宙学

奇点

奇点是黑洞中心的那个点,在那里广义相对论的方程不再给出有意义的答案:时空的弯曲和物质的密度都冲向无穷大。它不是悬在空间里的一个微小致密小球;它是「这里」和「此刻」这些概念本身崩溃的地方,是视界内每一条路径注定终结之处。想象试图用一个数除以零——数学之所以失控,不是因为现实真的无限,而是因为公式被推到了它无法运作的范围之外。

大多数物理学家把这些无穷大读作一种警告信号,表明理论并不完整,而非自然的真实特征。广义相对论把引力描述为平滑、连续的弯曲,而量子理论则用概率和跳跃来支配极微小的世界。在奇点处,这两幅图景必然相撞,而我们还没有一套公认的量子引力理论,来告诉我们在那个小到趋于消失、弯曲到极其凶猛的区域里究竟发生了什么。

奇点也对我们隐藏着自己。根据宇宙监督假设,每一个由坍缩形成的奇点都被包裹在事件视界之内,所以来自它的任何信号都无法到达外部宇宙。这对物理学是一种安慰,因为这意味着我们无法描述中心,永远不会破坏我们对一切真正可观测之物的预测能力。

无穷弯曲的奇点是经典广义相对论的一个预言,人们普遍相信,一旦理解了量子引力,它将被某种有限的东西取代。它标记的是理论可描述范围的边界,而非已被证实的自然特征。

又称
gravitational singularity时空奇点