彭罗斯黑洞与奇点

罗杰·彭罗斯黑洞与奇点彭罗斯对数学物理的贡献集中在和爱因斯坦的引力理论相关的问题上,而这些问题都和几何有关

这里不是介绍他的科学工作的地方,因为他的大多数工作都很抽象,在引力和几何领域都有很大的影响

他是那种张爱玲说的“出名要趁早的类型”,先于霍金,他研究了引力理论中奇点问题,那时他才34岁

我们知道,爱因斯坦的时空观与万有引力紧密相关,在爱因斯坦看来,万有引力最恰当的解释不是传统的力,而是时间和空间的弯曲

当时空弯曲了,所有的物体走最短程的路径,这些短程路径看上去就像是引力作用在物体上所引起的

时空弯曲的最有名的例子是黑洞,在黑洞的周围存在一个曲面,在这个曲面之内,光线的最短程线不能到达黑洞的外部,这个特点就是黑洞这个名字的来源

彭罗斯证明了,在大质量天体塌缩成黑洞的过程中,必然存在一个点,所有的塌缩物质在这个点之后不再存在路径

用几何的语言来说,这是几何上的奇点

而在普通的人看来,这是毁灭之点,因为越是靠近这个点,引力产生的拉扯力越大,最终归于毁灭

从物理学的角度来看,在这个点上,所有的物理学定律不再适用

霍金后来与彭罗斯一道将奇点的存在性证明推广到更加一般的情况,包括早期宇宙

奇点的存在一直是物理学中的一个难题

好在我们这些在黑洞外部的人不必担心,因为我们看不到它们,它们总是被所谓的视界包围起来

视界很像我们在大海上看到的一个圆,也就是地平线,在这个圆之外我们什么也看不到

1969年,彭罗斯提出了著名的宇宙监督原理,该原理保证任何时空奇点都会被视界包围起来

直到今天,这个猜测还是引力理论中的一个难题

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