什么是奇点？黑洞的中心是什么？特别是关于时空

因此，因为我只能真正想到二维空间中的时空，就像一张纸一样，所以我的假设一开始可能是错误的。我正在观看YouTube上有关黑洞的视频，关于黑洞及其时空扭曲有一个讽刺，叙述者说到的话是“黑洞的中心没有东西，只有重力时空扭曲如此之大，以至于这种“针孔”般的影响导致了黑洞行为”。

我的问题是：

1. 当恒星死亡并坍塌成黑洞时，其中心是什么？恒星的质量压实成木板长度的大小，或者类似的小东西？黑洞的中心真的没有东西吗？当然，核心崩溃成了很小的东西吧？
2. 奇异是什么意思？只是时空扭曲才使它成为这种方式吗？

对于Physics堆栈，这更多是一个问题，但由于它是非常基本的，所以我会试一试。

在我们开始之前，您需要了解一些知识。我们必须衡量和回答这类问题的理论框架称为广义相对论，它是由爱因斯坦于1915年提出的。它描述了诸如重力，黑洞之类的事物，或者涉及任何涉及大量质量或能量密度的现象的事物。 。

物理学中还有另一章叫做《量子力学》。通常，这描述了很小规模下发生的事情-超级微小的事情。

GR和QM都以其自己的方式很好。两者都经过了现实测试，效果很好。但是它们彼此不兼容。含义：您不能同时从GR和QM角度描述现象。或含义：我们没有一组可以写出来的连贯的方程，然后从中提取出类似GR的现实视图或类似QM的视图。

问题是，黑洞的中心既是非常高的质量密度又是非常高的重力（因此在GR领域也是如此），而且非常小（因此是“量子状”）。为了正确处理它，我们必须调和GR和QM并同时使用它们。在当前的物理学中这是不可能的。

在谈论黑洞时，我们现在几乎只能坚持使用GR。这基本上意味着，我们所说的关于黑洞中心的任何信息都可能是不完整的，并且有待进一步修正。

一颗恒星死亡，坍塌成黑洞，中心是什么？恒星的质量压紧到木板长度的大小或类似的大小？黑洞的中心真的没有东西吗？确定核心塌陷了吗，很小吗？

根据广义相对论，它彻底崩溃到了无。不仅“很小”，而且越来越小，直到大小恰好为零。密度变得无限。

您不能说“ Plank length”，因为记住，我们不能将GR和QM结合在一起，我们只是不知道如何。我们这里只有GR，而GR表示它一直持续下去。

奇异性很可能不是物理上的，而是数学上的-换句话说，居中的实际上不是零大小。零尺寸的东西尤其会激怒量子力学。但是我们不能肯定地说，因为我们的知识不完整。

我正在使用诸如“大小”（表示空间）和“成为”（表示时间）之类的词。但是在黑洞的背景下，空间和时间都受到严重扭曲。黑洞一直到零尺寸点的“出现”仅对于不幸陷入其中的观察者是一个现实。但是对于一个遥远的外部观察者，此过程将减慢并一直扩展到无穷大（只有在无限长的时间后才能完成）。两位观察者都是正确的，顺便说一句。

---

编辑：

因此，当我们说“密度是无限的并且大小在奇点处为零”时，这种语言适用于不幸的观察者在恒星初始坍塌的中间被拖下。

但是从遥远的观察者的角度来看，黑洞仍然是非零体积（BH的事件视界）中的质量块（原始恒星）。对于这个观察者来说，那个物体的密度是有限的，并且它的大小肯定不是零。从这个角度来看，任何落入BH的事物都不会完全消失，而只会越来越慢。

两位观察者都是正确的。因此，请记住，当我谈论“无限密度”时，这就是内部观察者的观点。

---

什么是奇点？只是时空扭曲才使它成为这种方式吗？

只要方程式中被零除或方程式在这一点上表现不正常，就会产生奇点。科学中有许多不同的奇点。

http://en.wikipedia.org/wiki/Mathematical_singularity

在黑洞的情况下，中心被称为重力奇点，因为根据GR方程，密度和重力被认为是无限的。

GR说：当您有一个足够大的物质块时，它会开始变得难以分解，无法阻止它。它不停地跌落，没有任何限制。外推此过程，很容易看到它的大小趋于零，而密度趋于无穷大。

---

编辑：

换句话说，如果密度足够大，则重力是如此之大，其他任何力量都不足以抵抗它。它只是粉碎了所有实质性障碍，反对进一步粉碎。那块物质只是压碎自身，它自身的引力将其拉得越来越小……越来越小……依此类推。根据当前的理论，没有什么可以阻止它的（QM可以阻止它，但是我们无法证明它，因为我们没有数学依据）。因此，它只是在重力不断增加的恶性循环中螺旋上升。

在事件范围内，时间和空间确实是病态的。如果您已经在里面，那就没有出路了。这不是因为您不能足够快地退出，而是因为实际上没有出路。不管您采用哪种方式，都希望在空间和时间上都达到中心的奇点。从事件视界的内部开始，没有可以引导到外部的可能的轨迹。所有轨迹都指向奇点。如果您处于事件视界之内，那么所有可能的未来都将以中心奇点结束。

---

那么，为什么黑洞的中心称为“奇点”呢？由于各种不连续性和被零除的现象都会从方程中跳出，因此当您将数学推到极限时，尝试描述GR框架内黑洞的正中心。

http://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_singularity

一般来说，物理学家不喜欢奇点。在大多数情况下，这表明数学仪器已损坏，此时需要进行一些其他计算。或者它可能表明新的物理学正在那里取代旧的物理学。

最后一件事：仅仅因为我们没有组合的GR / QM理论来完全描述黑洞的中心，这并不意味着在这一领域进行纯粹的GR研究是“错误的”或“无用的”。这并不意味着人们可以想象在黑洞内发生一些任意的幻想。

如今，天文学家开始观察非常类似于黑洞的宇宙物体，并且其观测到的性质与GR预测的类似。因此，必须继续进行该领域的研究，因为它显然是在正确的轨道上，至少在我们今天可以在天文学中进行验证的方式上。

正如其他人所说，从数学上讲，奇异是指尝试除以零时。以Schwarzschild黑洞为例。这是一个黑洞，没有电荷或角动量。tt是最简单的黑洞类型。

根据广义相对论，引力是时空的弯曲。可以使用称为metric的东西来表达空间的曲率，该度量类似于我们在几何中使用的距离公式。描述“平坦的” Minkowski二维时空的基本度量看起来像这样 这是狭义相对论中使用的度量。

$$\mathrm{d}s^2 = -c^2\mathrm{d}t^2 + \mathrm{d}x^2 + \mathrm{d}y^2 + \mathrm{d}z^2$$

但是，度量标准也可以在各种坐标系中表示。以Schwarzschild度量为例，该度量描述了巨大物体外部的时空。在球形co中，它是 还有其他编写此指标的方法可以使我的下一个观点更好，但此格式仍然有效。此度量标准有两个奇点：和，其中称为Schwarzschild半径。奇异点基本上是等式中的一个点，在该点上，您被迫除以零（考虑图的 r=0r= r s r s y=1 / xx=0r=0r= r

$$\mathrm{d}s^2 = -\left(1-\frac{r_s}{r}\right)c^2\,\mathrm{d}t^2 + \left(1-\frac{r_s}{r}\right)^{-1}\mathrm{d}r^2 + r^2\left(\mathrm{d}\theta^2+\sin^2\theta\,\mathrm{d}\phi^2\right)$$ $r = 0$$r = r_s$$r_s$$y = 1/x$。在处达到奇点。但是，只有一个是真实的物理奇点，在，而称为坐标奇点，这是由我们选择坐标引起的。有多种表达Schwarzschild指标的方法可以使这一点更加清楚。一个例子是爱丁顿-芬克尔斯坦坐标。$x = 0$$r = 0$$r = r_s$

$r = 0$如上所述，是唯一的真实物理奇点；我们可以从对黎曼曲率张量的分析中找到这一点，因为我了解到我在解释张量方面并不十分出色，而且对我的回答不是很重要，所以我不会涉及。

因此，基本上，爱因斯坦黑洞方程的解只能告诉我们，奇点是时空无限曲率的一点。我们只通过数学方程式了解它们的存在，而不是直接进行实验发现。但是，奇异点也可以简单地由不涉及通常称为“无限曲率”奇异点的方程式得出。方程中的奇异点在物理世界中并不总是奇异的。

2）什么是奇点？只是时空扭曲才使它成为这种方式吗？

奇点是时空上的一个点，在该点上，我们用来描述力的当前物理模型以及粒子的行为如何破裂，即不给我们任何信息（或给我们所有信息），因此无法进行预测。同样，可以从不同的角度描述奇点：

• 时空奇点是时空几何结构的分解。

• 在广义相对论中，奇异性是物体或光线可以在有限的时间内到达的地方，在该时间内曲率变得无限大，或者时空不再是流形。

但这一切都回到了我一开始所提到的。