裸奇點是什麼？宇宙中是否存在裸奇點?

06-10

簡單地說，黑洞由奇點和事件視界構成。奇點是黑洞內部的一個物質密度趨於無窮大的點。在奇點上，時空曲率趨於無窮大，所有物理定律都失效。事件視界就是黑洞的邊界，在事件視界之內時空彎曲到連光也無法逃脫。於是，我們根本就無法觀測到黑洞內部的情況，黑洞也正因此而得名。

比黑洞還要匪夷所思，宇宙中是否存在裸奇點?

黑洞是廣義相對論所預言的宇宙中的一種奇特天體。在經過長期的研究與觀測後，黑洞的存在目前已被確認，成為科學界的一大共識。

這是否意味著我們永遠也無法窺見奇點的奧秘了?愛因斯坦的廣義相對論的另一個預言似乎讓我們看到了一絲曙光。廣義相對論方程的一個解表明，在宇宙中可能存在不被事件視界所包圍的奇點，即裸奇點。與黑洞不同，光與粒子有機會從裸奇點逃脫。這聽起來似乎相當匪夷所思，但卻使得觀測奇點成為了可能。

據悉，宇宙大爆炸的奇點就是一個裸奇點。不過，想要回望一百三十幾億年前的這個奇點幾乎是不可能的。那麼，除此之外，宇宙中是否還存裸奇點呢?對此，霍金和兩位物理學家基普·索恩、約翰·普雷斯基還打過賭。霍金認為宇宙中不可能存在裸奇點。然而，科學家於1997年用超級計算機證明了，恆星在特定的條件下坍縮時，理論上是可以產生裸奇點的。本次賭約以霍金認輸而告終。

五維黑洞可產生「裸奇點」

雖然理論與模型都支持裸奇點的存在，但是迄今為止也沒人在宇宙中找到任何相關的證據。關於宇宙中是否存在裸奇點的問題至今也沒有定論。裸奇點一旦被發現，對天體物理學產生的影響無疑是巨大的。因為對裸奇點的觀測與研究，將極大地促進量子引力理論的發展。

來自劍橋大學和倫敦瑪麗女王大學的研究人員使用電腦模型，對薄環形黑洞進行了模擬。環形模型演變成了幾個凸起物，而連接凸起物的條帶隨時間推移變得越來越細，最終斷裂成為小規模黑洞;這一現象與關閉水龍頭時，水龍頭內流出的細流形成水滴的現象相類似。儘管「環形黑洞」早在2002年就被理論物理學家們「發現」，但在此次研究中才第一次成功使用超級計算機對其進行動態模擬。此次研究可能打破相對論等式。

廣義相對論是引力認識的基礎，從宇宙繁星到尋路GPS，人類社會的方方面面均基於愛因斯坦的等式。相對論認為物質會造成周圍時空的扭曲，從而產生引力。奇點是時空中的一點，該處的引力十分強烈時，時空和其他物理規則都不再適用。廣義相對論預測，奇點存在於黑洞中心，為視界線所環繞。奇點也被稱為「有去無回的點」，強大的引力使得逃離沒有半點可能，因此無法從外部對奇點進行觀察。

合作研究者，來自劍橋大學應用數學與理論物理系的博士生Markus Kunesch表示，只要奇點保持在視界線之後，相對論仍能成立，不會造成麻煩，宇宙監察假設也是這樣認為的。只要宇宙監察假設仍然有效，我們就能預測，未來社會不會被黑洞吞沒。

但是，如果奇點位於視界線外，無限大的物質密度將使物質崩潰，卻無人知曉究竟發生了什麼。另一位研究者，博士生Saran Tunyasuvunakool認為，如果廣義相對論被打破，它就不再是解釋宇宙的獨立理論，一切都將天翻地覆。如果愛因斯坦的理論被推翻，人類需要可以替代其解釋宇宙的理論。