黑洞內部奇點(diǎn)的性質(zhì)就一直是個(gè)謎
1916年1月，在東線(xiàn)當兵的德國物理學(xué)家卡爾·史瓦西提出了廣義相對論的第一個(gè)精確解，這是阿爾伯特·愛(ài)因斯坦此前提出的激進(jìn)的引力理論。廣義相對論把引力描繪成彎曲空間和時(shí)間的影響，而不是人們長(cháng)期以來(lái)所理解的引力。史瓦西的解揭示了一個(gè)靜止的物質(zhì)球體周?chē)鷷r(shí)空的曲率。
奇怪的是，史瓦西注意到如果這個(gè)物質(zhì)被限制在一個(gè)足夠小的半徑內，在中心會(huì )有一個(gè)無(wú)限曲率和密度的點(diǎn)，這就是一個(gè)奇點(diǎn)。
物理學(xué)中突然出現的無(wú)窮大通常會(huì )引起科學(xué)家們的恐慌，愛(ài)因斯坦在得知史瓦西的結果后，史瓦西自己也不敢相信這種物體真的存在。但從20世紀70年代開(kāi)始，越來(lái)越多的證據表明，宇宙中存在大量這樣的實(shí)體，這些實(shí)體就是黑洞，因為它們的引力太強，任何進(jìn)入它們的東西都出不來(lái)，甚至光也出不來(lái)。從那時(shí)起，黑洞內部奇點(diǎn)的性質(zhì)就一直是個(gè)謎。
哈佛大學(xué)黑洞計劃(BHI)的一個(gè)研究小組在這個(gè)謎題上取得了重大進(jìn)展。
保羅·切斯勒、拉梅什·納拉揚和埃里克·庫列爾探索了理論上的黑洞的內部性質(zhì)，這些黑洞與天文學(xué)家研究的實(shí)際黑洞類(lèi)似，試圖確定黑洞內部存在何種奇點(diǎn)。
切斯勒解釋說(shuō)，奇點(diǎn)并不是數量真正無(wú)限的地方，而是“廣義相對論崩潰的地方”。在這一點(diǎn)上，廣義相對論被認為是讓位給一個(gè)更精確的，但仍然未知的，量子尺度的重力描述。但是愛(ài)因斯坦的理論有三種不同的描述方式，導致了三種不同的可能的奇點(diǎn)?！爸缽V義相對論何時(shí)何地失效對了解它背后的(量子引力)理論很有幫助，”切斯勒說(shuō)。
BHI小組建立在1963年，并且當年取得了一項重大的進(jìn)展，當時(shí)數學(xué)家羅伊·克爾解出了一個(gè)旋轉黑洞的愛(ài)因斯坦方程，這比史瓦西提出的情況更現實(shí)，因為幾乎宇宙中的一切都在旋轉。這個(gè)問(wèn)題比史瓦西的更難，因為旋轉的物體在中心有凸起，因此缺乏球面對稱(chēng)性?？藸柕慕鉀Q方案明確地描述了旋轉黑洞外的區域，而不是黑洞內部。
克爾的黑洞仍然有些不切實(shí)際，因為它占據了一個(gè)沒(méi)有物質(zhì)的空間。BHI的研究人員意識到，這可能會(huì )使黑洞變得不穩定。即使是單個(gè)粒子的加入，也會(huì )極大地改變黑洞內部的時(shí)空幾何結構。為了使他們的模型更真實(shí)、更穩定，他們在理論黑洞內和周?chē)錾狭艘环N叫做“基本標量場(chǎng)”的特殊物質(zhì)。雖然最初的克爾的解決方案關(guān)注的是一個(gè)“永恒的”黑洞，它一直存在，但在BHI的分析中，黑洞是由引力坍縮形成的，就像宇宙中大量存在的黑洞一樣。
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