특이점이란 무엇입니까? 블랙홀의 중심은 무엇입니까? 시공간에 대해 구체적으로


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그래서 실제로 2 차원으로 된 시공간을 단지 한 장의 시트처럼 생각할 수 있기 때문에, 나의 가정은 처음부터 틀릴 수도 있습니다. 나는 검은 구멍에 YouTube 동영상을 시청했고 해설자가의 라인을 따라 뭔가 말했다 곳 블랙홀과 공간의 시간을 자신의 뒤틀림에 관한 경구는 점에 있었다 "는 블랙홀하지만 중력의 중심에 아무것도 없다 우주 시간이 너무 많이 뒤틀려 블랙홀의 행동을 유발하는 영향과 같은 '핀홀' 입니다.

내 질문은 :

  1. 별이 죽고 블랙홀로 쓰러지면 가운데가 무엇입니까? 별의 질량은 널빤지 길이나 비슷한 크기로 압축 되었습니까? 블랙홀 중앙에는 실제로 아무것도 없습니까? 분명히 핵심은 정말 작은 것으로 무너 졌습니까?
  2. 특이점이란 무엇입니까? 이런 식으로 시공간이 뒤틀리는 것일까 요?

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우주가 0으로 나뉘는 곳입니다.
TheBluegrassMathematician

벤 크로 웰 (Ben Crowell)이 말했듯 이 표준 GR 에서 GR의 특이점은 매니 폴드에서 잘린 조각과 같습니다. 전혀 포인트 나 포인트 세트가 아닙니다. 또한 BH 특이점은 관찰자의 과거에 결코 존재하지 않습니다.
PM 2Ring

답변:


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이것은 물리 스택에 대한 의문의 여지가 있지만 상당히 기본적이므로 한 번하겠습니다.

시작하기 전에 무언가를 이해해야합니다. 우리가 이런 종류의 것을 측정하고 대답해야하는 이론적 프레임 워크는 1915 년 아인슈타인에 의해 제안 된 일반 상대성 이론 (General Relativity)이라고 불립니다. 이것은 중력, 블랙홀 또는 대량의 질량 또는 에너지 밀도가 관련된 모든 현상에 대해 설명합니다. .

물리학에는 양자 역학 (Quantum Mechanics)이라는 또 다른 장이 있습니다. 이것은 보통 아주 작은 규모에서 일어나는 일, 즉 아주 작은 것들을 설명합니다.

GR과 QM은 각자의 방식으로 훌륭합니다. 둘 다 현실에 대해 테스트되었으며 매우 잘 작동합니다. 그러나 그들은 서로 호환되지 않습니다. 의미 : GR과 QM 관점에서 한 번에 현상을 설명 할 수 없습니다. 또는 의미 : 우리는 우리가 적을 수있는 일관된 방정식 세트를 가지고 있지 않으며 GR과 같은 현실 관점이나 QM과 같은 관점에서 "추출"할 수 있습니다.

문제는 블랙홀의 중심이 매우 높은 질량 밀도와 매우 높은 중력이며 (그래서 GR 분야에서 바로) 매우 작으며 (따라서 "양자 모양")입니다. 이를 제대로 처리하려면 GR과 QM을 조정하고 한 번에 두 가지 모두를 사용해야합니다. 현재 물리에서는 불가능합니다.

우리는 블랙홀에 대해 이야기 할 때 GR에 충실해야합니다. 이것은 기본적으로 블랙홀의 중심에 대해 말하는 것이 불완전하고 추가 개정 될 수 있음을 의미합니다.

별이 죽고 블랙홀로 무너집니다. 가운데가 무엇입니까? 별의 질량은 널빤지 길이나 비슷한 크기로 압축 되었습니까? 블랙홀의 중앙에는 실제로 아무것도 없습니까? 핵심이 무언가로 붕괴 된 것입니다.

일반 상대성 이론에 따르면, 그것은 전혀 무너지지 않습니다. "매우 작음"뿐만 아니라 크기가 정확히 0이 될 때까지 작고 작습니다. 밀도는 무한대가됩니다.

"Plank length"라고 말할 수는 없습니다. GR과 QM을 결합 할 수없고 방법을 모르기 때문입니다. 우리가 여기 가지고있는 것은 GR 뿐이며 GR은 계속 진행되고 있다고 말합니다.

특이점이 물리적이 아니라 수학적 일 수 있습니다. 즉, 중심에있는 것은 실제로 제로 크기가 아닙니다. 특히 양자 역학은 제로 크기의 것들에 의해 기분이 상할 것입니다. 그러나 우리의 지식이 불완전하기 때문에 확실하게 말할 수는 없습니다.

"size"(공간을 의미 함) 및 "comes"(시간을 의미 함)와 같은 단어를 사용하고 있습니다. 그러나 블랙홀의 맥락에서 공간과 시간은 매우 심각하게 왜곡됩니다. 블랙홀이 "제로 크기"가되는 것은 제로 크기의 점까지 내려가는 것은 불행한 관찰자에게만 해당됩니다. 그러나 먼 외부 관찰자의 경우이 프로세스가 느려지고 무한대로 확장됩니다 (무한한 오랜 시간이 지나면 완료됩니다). 두 관찰자 모두 BTW가 맞습니다.


편집하다:

우리가 "단수에서 밀도가 무한하고 크기가 0"이라고 말할 때,이 언어는 별이 처음 붕괴 될 때 불행한 관찰자가 아래로 끌려가는 것에 적용됩니다.

그러나 먼 관찰자의 관점에서 볼 때 블랙홀은 여전히 ​​0이 아닌 양 (BH의 사건 지평)에서 덩어리 덩어리 (원래 별)입니다. 이 관찰자에게, 그 물체의 밀도는 유한하며 그 크기는 확실히 0이 아닙니다. 이러한 관점에서 볼 때 BH에 떨어지는 것은 떨어지지 않는 것이 아니라 점점 느려지는 것입니다.

두 관찰자 모두 맞습니다. 따라서 "무한 밀도"에 대해 이야기 할 때 이것이 내부 관찰자의 관점입니다.


특이점이란 무엇입니까? 이런 식으로 시공간이 뒤틀리는 것입니까?

방정식에 0으로 나누기가 있거나 그 시점에서 방정식이 잘못 작동하는 경우 특이점을 얻습니다. 과학에는 여러 종류의 특이점이 있습니다.

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

블랙홀의 맥락에서, 중심은 GR 방정식에 따라 밀도와 중력이 무한대가되기 때문에 중력 특이점이라고합니다.

GR은 말한다 : 당신이 충분히 큰 물질의 덩어리를 가질 때, 그것은 그 자체로 그렇게 무너지기 시작하고 그것을 막을 것이 없습니다. 그것은 제한없이 계속 떨어지고 떨어집니다. 이 과정을 외삽하면 크기가 0이되고 밀도가 무한대가되는 경향이 있음을 쉽게 알 수 있습니다.


편집하다:

달리 말하면 밀도가 충분히 커지면 중력이 너무 커서 다른 힘이 그것을 견딜만큼 강하지 않습니다. 그것은 더 이상의 분쇄에 반대하기 위해 문제가 제기하는 모든 장벽을 분쇄합니다. 그 물질 덩어리는 단순히 부서져서, 그 자체의 중력은 그것을 점점 더 작게 그리고 더 작게 끌어 당깁니다. 현재의 이론에 따르면, 그것을 막을 것이 아무것도 없습니다 (QM은 그것을 막을 수도 있지만, 우리는 수학이 없기 때문에 그것을 증명할 수 없습니다). 그래서 그것은 계속 증가하는 중력의 악순환으로 스스로를 증가시킵니다.

공간과 시간은 실제로 사건의 지평선 안에서 병리학 적입니다. 이미 내부에 있다면 탈출구가 없습니다. 이것은 당신이 충분히 빨리 이동할 수 없기 때문 아니라 실제로 탈출구가 없기 때문 입니다. 어떤 방향으로 회전하든 공간과 시간 모두에서 중심 특이점을 찾고 있습니다. 사건 지평 내부에서 시작하여 바깥으로 이끄는 궤적은 없습니다. 모든 궤도는 특이점을 가리 킵니다. 사건의 지평선 안에 있다면 가능한 모든 미래가 중심 특이점에서 끝납니다.


그렇다면 블랙홀의 중심을 "단일성"이라고하는 이유는 무엇입니까? 0에 의한 모든 종류의 불연속성 및 나눗셈은 방정식에서 뛰어 넘기 때문에 수학을 한계로 밀어 넣으면 GR 프레임 내에서 블랙홀의 중심을 설명하려고합니다.

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

일반적으로 물리학 자들은 특이점을 좋아하지 않습니다. 대부분의 경우 이는 수학적 장치가 고장 났음을 나타내며이 시점에서 다른 계산이 필요합니다. 또는 새로운 물리학이 그곳에서 일어나고 있으며, 오래된 물리학을 대체 할 수도 있습니다.

마지막으로, 블랙홀의 중심을 완벽하게 설명하기 위해 GR / QM 이론을 결합하지 않았기 때문에이 영역에서 순수한 GR 연구가 "잘못된"또는 "무용지물"이라는 의미는 아닙니다. 블랙홀 내부에서 임의의 판타지가 발생한다고 상상할 수있는 것은 아닙니다.

오늘날 천문학 자들은 블랙홀과 매우 유사한 우주 물체관찰 하기 시작했으며 , 관찰 된 특성은 GR이 그러한 것들에 대해 예측 한 것과 매우 밀접한 관계에 있습니다. 따라서이 분야에 대한 연구는 적어도 천문학에서 오늘날 우리가 확인할 수있는 방식으로 올바르게 진행되고 있기 때문에 계속 진행되어야합니다.


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좋은 대답입니다. 블랙홀의 밀도가 사건의 지평선에서 무한하지 않다는 것을 분명히 설명 할 가치가 있습니까?
Jeremy

좋은 지적. 편집하겠습니다.
Florin Andrei

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GR의 전문가가 아닌 나와 같은 사람들에게 매우 유익한 답변! 감사합니다.
Christo

두 개의 블랙홀이 결합 될 때 왜 영점 인 경우 인장력이 증가합니까? 크기와 강도가 커질 수 있기 때문에 중앙에 물질이 추가되는 것처럼 보입니다.
layperson69

@ layperson69 "제로 포인트"는 매우 복잡한 문제이며 전문가가 걱정할 것이 더 낫습니다. 증가 된 중력은 그 결과로 생성되는 블랙홀의 전체 질량이 증가함에 따라 증가합니다.
Florin Andrei

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다른 사람들이 수학적으로 말했듯이 특이점은 0으로 나누려는 시도가있을 때입니다. 예를 들어 Schwarzschild 블랙홀을 예로 들어 보겠습니다. 이것은 전하 또는 각 운동량이없는 블랙홀입니다. tt는 가장 간단한 유형의 블랙홀입니다.

ds2=c2dt2+dx2+dy2+dz2

ds2=(1rsr)c2dt2+(1rsr)1dr2+r2(dθ2+sin2θdϕ2)
r=0r=rsrsy=1/xx=0r=0r=rs

r=0

따라서 기본적으로 블랙홀에 대한 아인슈타인 방정식의 해법은 특이점이 공간과 시간에 무한 곡률이있는 지점이라는 것을 알려줍니다. 직접적인 실험적 발견과는 달리 수학적 방정식을 통해서만 존재한다는 것을 알고 있습니다. 그러나 특이점은 일반적으로 언급되는 "무한 곡률"특이점과 관련이없는 방정식의 결과 일 수도 있습니다. 방정식의 특이점은 물리적 세계에서 항상 특이점은 아닙니다.


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2) 특이점이란 무엇입니까? 이런 식으로 시공간이 뒤틀리는 것입니까?

특이점은 시공간에서 우리가 힘을 설명하는 데 사용하는 현재 물리적 모델과 입자의 작동 방식, 즉 우리에게 정보를 제공하지 않거나 모든 정보를 제공 하므로 예측할 수없는 시점입니다 . 또한 특이점은 다른 관점에서 설명 할 수 있습니다.

  • 시공간 특이점은 시공간 구조의 구조에 대한 분석입니다.

  • 일반적으로 상대성이란 특이점은 곡률이 무한대가되거나 시공간이 매니 폴드가되는 한정된 시간에 물체 또는 광선이 도달 할 수있는 장소입니다.

그러나 그것은 모두 처음에 언급 한 것으로 되돌아갑니다.


공간적 측지 불완전 성은 두 번째 기준에 포함되지 않는 특이점을 갖는 또 다른 방법 일 것입니다. 또한 원뿔형 단수형의 경우가 있지만 OP와 관련된 종류와 관련성이 적습니다.
Stan Liou
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