奇點可以發生在任何地方，它們在物理學家用來理解宇宙的數學中出奇地普遍。簡而言之，奇點是數學“行為不端”的地方，通常是生成無限大的值。物理學中有很多數學奇點的例子：比如當X變為零時，1X的值就會變為無窮大。

什么是奇點？

在宇宙中的某些地方，我們的物理定律會崩潰。

要理解奇點是什么，想象一下重力將你壓縮成一個無限小的點，這樣你就不會占據任何體積。這聽起來不可能……而且確實如此。這些“奇點”在黑洞中心和大爆炸開始時被發現。

這些奇點并不代表物理上的東西。相反，當它們出現在數學中時，它們告訴我們，我們的物理學理論正在崩潰，我們需要用更好的解釋來代替它們。

什么是奇點？

奇點可以發生在任何地方，它們在物理學家用來理解宇宙的數學中出奇地普遍。簡而言之，奇點是數學“行為不端”的地方，通常是生成無限大的值。

物理學中有很多數學奇點的例子：比如當 X 變為零時， 1/X 的值就會變為無窮大。

然而，這些奇點中的大多數通常可以通過指出方程缺少某些因素來解決，或者指出在物理上不可能到達奇點。換句話說，它們可能不是“真實的”。

但是物理學中存在不能簡單分辨的奇點。最著名的是引力奇點，即出現在愛因斯坦廣義相對論(GR) 中的無窮大。

在廣義相對論中，奇點有兩種：坐標奇點和真奇點。當無窮大出現在一個坐標系中（記錄時間和空間分離的特定選擇）但在另一個坐標系中消失時，就會發生坐標奇點。

例如，物理學家卡爾·史瓦西 (Karl Schwarzschild) 將廣義相對論應用于簡單的球形質量系統，例如恒星。他發現解包含兩個奇點，一個在正中心，一個在離中心一定距離處，今天稱為史瓦西半徑。

多年來，物理學家認為這兩個奇點都預示著理論的崩潰，但只要球體的半徑大于施瓦西半徑就無所謂了。物理學家所需要的只是讓 GR 預測質量之外的引力影響。

但是如果一個物體被擠壓到它自己的史瓦西半徑以下會發生什么？然后那個奇點將在客體之外，這意味著 GR 在一個它不應該的區域崩潰。

人們很快發現，史瓦西半徑處的奇點是坐標奇點。坐標系的變化消除了奇點，保存了 GR 并使其仍然能夠做出有效的預測。

引力奇點發生在何處？

但是球體中心的奇點仍然存在。如果你擠壓一個物體使其小于其史瓦西半徑，那么它自身的引力就會變得如此強烈，以至于它會繼續自己擠壓，一直擠壓到一個無限小的點。

幾十年來，物理學家一直在爭論是否有可能坍縮到一個無限小的點，或者是否有其他力能夠阻止完全坍縮。

雖然白矮星和中子星可以無限期地支撐自己，但任何大于太陽質量六倍的物體都會有過量的引力，壓倒所有其他力并坍縮成一個無限小的點.

什么是裸奇點？

這些就是我們所說的黑洞：一個密度無限的點，被位于史瓦西半徑的事件視界包圍。事件視界“保護”了奇點，防止外部觀察者看到它，除非他們穿過事件視界。

物理學家長期以來一直認為，在 GR 中，所有像這樣的奇點都被事件視界包圍，這個概念被稱為宇宙監督假說——之所以這么命名是因為有人推測宇宙中的某些過程阻止（或“監察”）奇點被可見。然而，計算機模擬和理論工作提出了“裸”奇點的可能性。

裸奇點就是這樣：一個沒有事件視界的奇點，完全可以從外部宇宙觀察到。這種暴露的奇點是否存在仍然是一個頗有爭議的話題。

黑洞的中心究竟是什么？

因為它們是數學奇點，沒有人知道黑洞的中心到底是什么。為了理解它，我們需要一個超越 GR 的引力理論。具體來說，我們需要一種量子引力理論，可以在非常小的尺度上描述強引力的行為。

修改或取代廣義相對論以取代黑洞奇點的假設包括普朗克星（一種高度壓縮的奇異物質形式）、引力星（一種由奇異引力支撐的薄物質殼）和暗能量星（一種奇特的真空能量狀態，其行為類似于黑洞）。

迄今為止，所有這些想法都是假設性的，真正的答案必須等待量子引力理論。

什么是大爆炸奇點？

假設廣義相對論成立的大爆炸理論是宇宙歷史的現代宇宙學模型。它還包含一個奇點。在遙遠的過去，大約137.7億年前，根據大爆炸理論，整個宇宙被壓縮成一個無限小的點。

物理學家知道這個結論是錯誤的。盡管大爆炸理論從那一刻起在描述宇宙歷史方面取得了巨大成功，就像黑洞一樣，奇點的存在告訴科學家，這個理論——同樣是 GR——是不完整的，需要更新。

大爆炸奇點的一種可能解決方案是因果集理論。在因果集理論下，時空不像 GR 那樣是一個平滑的連續體，而是由離散的塊組成，稱為“時空原子”。

在英國利物浦大學研究這一主題的物理學家布魯諾·本托 (Bruno Bento) 說，由于沒有什么比這些“原子”中的一個更小，奇點是不可能的。

Bento 和他的合作者正試圖用因果集理論取代大爆炸的最早時刻。

在那些最初的時刻之后，“在遠處的某個地方，宇宙變得足夠大并且‘行為良好’，以至于連續時空近似成為一個很好的描述，GR 可以接管以重現我們所看到的東西。”

總結

以上是生活随笔為你收集整理的奇点是什么意思（宇宙中大爆炸奇点是怎么回事）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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