黑洞■宇宙监督机制如果被证伪,物理学将面临毁灭性灾难!


黑洞■宇宙监督机制如果被证伪,物理学将面临毁灭性灾难!
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黑洞■宇宙监督机制如果被证伪,物理学将面临毁灭性灾难!
爱因斯坦说:宇宙最不可理解之处是它竟然可以被理解 。 现实宇宙确实支撑在一些确定的物理规律之上 , 这就是原子核外的电子并不会因为正负电荷的相互吸引而掉到原子核上的原因 , 也是八大行星分别在精确的轨道上围绕太阳公转的原因 。
因为牛顿的开辟性工作 , 物理学家养成了以准确的数学形式表述物理规律的习惯 。 但遗憾的是 , 并不是数学中的所有内容都对物理规律的表述起着积极的作用 。 即便无穷小已经成为了现代数学的逻辑基础 , 无穷大也进入了一定的研究范畴 , 但它们对于物理学来说 , 往往却是灾难来临前的预兆 。
为了避免无穷小与无穷大带来的灾难 , 物理学家修改了量子场论中的点粒子模型 , 认为一个个的基本粒子可能是处于特定共振模式的一维弦或高维膜 , 而并非0体积的一个点 。 另一方面 , 与量子力学共为现代物理学两大支柱的广义相对论 , 在严格的数学形式上却出现了一个质量密度无穷大、时空曲率无穷大、体积无穷小的时空奇点——黑洞奇点 。
在物理学家的心中 , 黑洞中心的奇点就像是物理学眼中的沙子 , 如果不摘除它或屏蔽掉它 , 现有物理理论永远无法在黑洞中心成立 , 这意味着以这些理论对其它现象进行描述 , 并不会让我们更加接近现实宇宙的本质 。 也就是说 , 一个会导致奇点出现的理论 , 最多只可能是现实宇宙的一个近似模型 。
物理学家得出的第一个能描述球对称静态黑洞的引力场方程解——史瓦西解 , 清晰地表明了黑洞中心的奇点周围存在一个视界 , 视界以外的物质可以逃离黑洞 , 但是视界上包括视界以内 , 任何物质包括光都将永远无法逃脱黑洞引力的魔抓 。 尽管黑洞奇点上物理规律会全部失效 , 但好在视界的性质足以将奇点隔离在黑洞内部 , 使物理规律对黑洞之外的宇宙仍然成立 。
有一些脑洞大开的物理学家开始论证 , 宇宙中同样会存在着裸奇点——不被视界包裹的奇点 , 原则上我们甚至可以以任意近的距离去观察这些裸奇点 , 因为对于裸奇点来说 , 观察者永远处于视界之外的安全地带 。
为了避免黑洞奇点带给物理学的灾难 , 英国物理学家彭罗斯——与霍金合作证明了著名的奇性定理——提出了宇宙监督猜测 , 认为宇宙中所有奇点的周围都会包裹着一层视界面 , 也就是说 , 裸奇点不存在 。
幸好目前的天文观测中从来没有发现过任何一个裸奇点的存在 。 但同时 , 彭罗斯的宇宙监督机制也迟迟未能被证明 。 假如有一个裸奇点被发现 , 这将意味着宇宙监督机制已经被证伪 , 这会带给物理学哪些灭顶之灾呢?
由于裸奇点失去了视界的保护 , 并且任何物理规律都会在裸奇点上被破坏掉 , 因此裸奇点与其它物质的相互作用必定会导致整个物理过程处于不可描述的状态 , 因为任何物理规律对此过程的描述都将遭到裸奇点无情的摧毁 。
接下来 , 再考虑到宇宙中的裸奇点必须是量子化的 , 也就是裸奇点会表现出非定域性 , 那么它将具有不为0的概率与宇宙中任意一个粒子相互作用 , 最终导致整个宇宙中发生的任何一个物理过程都将具有不可描述性 , 物理规律将在整个宇宙的全部空间范围内失效 , 宇宙将摆脱爱因斯坦对它的期望而变得完全不可理解 , 这从数学上讲就出现了一个不一致的或自相矛盾的宇宙 。