빅뱅이 왜 큰 블랙홀을 생산하지 않았을까요?


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내가 자주 궁금했던 질문들 :

1) 빅뱅에서 모든 물질과 에너지가 단일 지점에 집중된다면 왜 블랙홀이 아니 었습니까?

2) 위의 # 1이 블랙홀을 형성하지 않은 이유가 인플레이션 또는 기타 다른 것들과 같은 여러 설명 중 하나라면, 이 빅뱅 유한 한 시간에 모든 질량과 에너지가 큰 블랙홀을 형성하지 않은 이유는 무엇입니까? 일어난? 예를 들어 인플레이션으로 인해 우주의 크기가 주황색으로 바뀌 었다고 들었습니다. 그럼 왜 블랙홀을 형성하지 않았습니까? 또는 우주가 달의 크기로 확대되면. 그럼 왜 안돼? "오렌지"또는 "달"대신 원하는 크기를 삽입하십시오. 문제는 빅뱅 이후 모든 문제와 에너지에서 블랙홀이 형성되지 않은 이유는 무엇입니까?

감사.


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Yadda-아래 두 가지 훌륭한 답변에 대한 귀하의 의견은 이해해야 할 몇 가지 기본 사항이 있음을 보여줍니다. 그들 없이는 왜이 질문이 실제로 이해가되지 않는지 이해할 수 없습니다. 나는 당신의 가정에 결함이있는 이유를보기 위해 시간 = 0에 그 특이점에 접근하는 시공간의 GR 모델의 행동을 연구하는 것이 좋습니다.
Rory Alsop

답변:


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문제는 본질적으로 Schwarzchild 블랙홀 로직을 적용하려고 할 때 발생합니다.이 가정은 빅뱅에서 거의 최대로 위반됩니다.

다음은 빅뱅에서 사실이며 일반적인 블랙홀 형성 논리를 위반합니다.

이 사건은 실제로 지점이 아니라 우주 어디에서나 발생했습니다. 특히, 에너지는 모든 곳에 균일하게 분배되었습니다. 그러므로 순 중력 잠재력은 거의 0에 가까워졌고 모든 것이 붕괴 될 수있는 지점은 없었습니다. 더욱이, 물건이 어디에나 있었기 때문에, 붕괴 지역 외부에는 진공이 넓지 않았다 (평평한 시공간에서). 더욱이, 사물은 빠르게 움직이고, 매우 흥분된 상태였으며, 열 평형 상태에 있지 않았습니다 (인플레이션이 나올 때까지 사물이 너무 희석되고 인과 적으로 연결이 끊어짐에 따라 붕괴 됨).

시간 에서 우주를 설명 할 수 있는 것은 전혀 모른다. 일반 상대성 이론은 공간적으로 특이점을 가지고 있으며, 그 이후로는 말할 것도 없습니다. 양자 역학이 그러한 조건에 중대한 영향을 미치기 때문에 일반적으로 상대성 이론은 팽창 전 시대의 시공간에 대한 정확한 설명이 아닐 것으로 예상되며, 두 이론이 양립 할 수없는 것으로 잘 알려져있다.t=0

편집하다:

이 질문은 물리학 SE에 여러 번 요청되었습니다.

/physics//q/20394/55483

/physics//q/3294/55483

/physics//q/26435/55483

아마도 거기에 대한 답변이 밝아 질 것입니다.


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블랙홀과 빅뱅 특이점은 모두 공간적입니다. 뉴턴 개념을 여기에 적용해야한다고 주장한다면, 뉴턴의 쉘 정리는 모든 점에서 모든 것이 무너질 수 있음을 의미합니다. 물론 블랙홀을 형성하지 않기 때문에 'Newtonianized'빅뱅에는 아무런 문제가 없으므로 문제가 해결되는지 확실하지 않지만 더 발전 할 수 있습니다.
Stan Liou

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@yadda 그런 것들이 단순화 된 것이므로 필연적으로 오도 할 수 있습니다. 스케일 팩터는 에서 이되지만, 우주는 다른 모든 시간에 무한한 채로 남아 있습니다 (우리가 유한하다고 가정하지 않는 한 이것은 나에게 흔하지 않은 가정입니다). 밀도는 단일 지점이 아니라 모든 곳에서 무한대로 진행됩니다. 그리고 "실제로 밀도가 높은 블랙홀을 만든다"는 것은 빅뱅에서 충족되지 않는 가정을 요구하는 주장입니다. t=0
zibadawa timmy 2011

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@yadda 태양이 고립되어 있거나 일반적으로 고립되고 구형 대칭 인 물체의 중력장을 고려한다면 Schwarzschild 시공간에 의해 설명됩니다. 그런 다음 어떻게 든 축소하면 Schwarzschild 블랙홀이 생깁니다. 따라서 배운 것은 사실이지만 특정 상황에 매우 구체적이며 실수는 해당 상황의 잘못된 속성에서 일반화되는 것입니다.
Stan Liou

1
@ yadda 나는 물리 질문에 대한 링크를 추가했습니다. 간단히 말해서, 두 가지 가능성이 있습니다. 일이 충분하기 때문에 원하는대로 작동하거나 그렇지 않은 경우가 아닙니다. 초기 우주론에서 우리는 후자의 경우이고, "특정 시간"은이 이분법을 변화시키지 않을 것입니다. 충분한 사전 시간과 블랙홀은 우리가 익숙한 소규모 방식으로 기대하는 방식으로 형성됩니다. 그 이전과 조건이 옳지 않습니다. 태양의 중심에서 얼음 조각을 기대하는 것과 같습니다.
zibadawa timmy 2014

1
@OlegMihailik 그건 틀렸어. 단순히 "반경 내에 충분한 질량"보다 더 많은 요구 사항이 있습니다. 이것이 바로 Schwarzchild 블랙홀 형성에 대한 주장입니다. 오늘날과 마찬가지로 우주에서도 꽤 정확하지만 빅뱅 직후에는 적용되지 않습니다. GR은 질량과 반지름보다 더 많은 것을 가지고 있습니다. Stan의 답변도 참조하십시오.
zibadawa timmy

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블랙홀은 이벤트 수평선으로 분리 된 시공간 영역으로, 대기 시간에 관계없이 내부의 신호가 외부로 전파 될 수 없음을 의미합니다. 지역적으로는 이벤트의 지평에 특별한 것이 없습니다. 블랙홀에 빠진 경우 교차 한 표시가없고 이미 공간이 부족하다는 로컬 실험 (공간 및 기간이 짧음)이 없습니다. 여기서 가장 중요한 개념 관찰은 '블랙홀'수단은 지역 조건이 아니라 시공간의 구조에 의해 더 큰 규모로 정의된다는 것입니다.

이는 특정 밀도에 의해 본질적으로 결정된 블랙홀의 사고는 실수라는 것을 의미합니다. Schwarzschild 블랙홀의 간단한 사례의 밀도를 살펴보면 블랙홀이 클수록 밀도줄어 듭니다 (볼륨은 있지만 일부주의 사항이 적용됩니다). 블랙홀에는 마법의 '밀도 포인트'가 없습니다. 블랙홀을 형성하는지 여부는 전 세계 시공간 조건에 따라 결정됩니다.

편집 : 균일성에 관한 @zibadawa timmy의 요점은 매우 관련이 있습니다. 공간의 모든 점이 동일하기 때문에 관찰자 독립적 인 방식으로 절대 사건 지평이 형성 될 수있는 특별한 점이 없으므로 블랙홀이 없습니다. 이것이 빅뱅 솔루션의 대규모 구조 시공간이 별 붕괴 시나리오와 매우 다른 점에서 가장 중요한 차이점입니다.

1) 빅뱅에서 모든 물질과 에너지가 단일 지점에 집중된다면 왜 블랙홀이 아니 었습니까?

물질과 에너지는 단일 지점에 집중할 필요가 없었습니다. 실행 가능한 유추조차도 빅뱅 우주론 만이 폐쇄 된 우주를 포함하는 우주론뿐입니다. 그러나 그것은 별도의 오해입니다.

그러나 우리가 아는 한, 모든 지점에서 지역의 밀도는 유한 과거에 무한대로 적 분산을. 아직하지 않았다 이유를 물어 의미가 그래서 하는 블랙홀의 형성 원인. 그러나 그 대답은 간단합니다. 국소 밀도의 크기가 관련이 없기 때문에 그렇게 할 이유가 없기 때문이 아닙니다.

문제는 빅뱅 이후 모든 문제와 에너지에서 블랙홀이 형성되지 않은 이유는 무엇입니까?

우선 블랙홀이되는 일반적인 이유가 없기 때문에이를 방지하기위한 특별한 메커니즘이 필요하지 않습니다.

닫힌 우주 우주론이 이미 블랙홀의 내부 와 같다는 느낌 이 있고, 우주 전체가 더 종류의 별 처럼 붕괴 될 수 있기 때문에 나는 '일반적인'자격을 갖습니다. 블랙홀로. 빅 크런치는 우주적 팽창이 가속화되고 있다는 발견에 의해 경험적으로 배제된다.

따라서 다시 블랙홀을 형성하는지 여부는 대규모 시공간 구조에 따라 달라 지지만 로컬 밀도는 크거나 작지 않습니다.


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@yadda 나는 대부분의 문제가 당신이 읽은 것이 아니라 읽은 것에 대한 개인적인 해석에 있다고 생각합니다. 나는 나의 이유를 제공했지만, 당신은 또한 " 태양 질량 블랙홀 의 평균 밀도 가 물의 밀도 와 비슷하다 "라는 문장에 대해 블랙홀에서 위키 백과를 확인할 수 있습니다. 누군가를 위해, 심지어 편집증에 대한 소스. 이것은 블랙홀이 형성되는지 여부를 확인 하고 원시 밀도 수를 보는 것이 아니라 시공간 구조를 더 큰 규모로 고려해야한다는 사실을 보여줍니다 . 108
Stan Liou

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@yadda 내가 말했듯이 (그리고 Stan이 내 대답에 대한 의견에서 말했듯이) "충분한 질량 / 에너지를 작은 공간에 넣습니다 ..."라는 주장은 Schwarzschild 블랙홀에만 유효합니다. 이것은 진공 상태에있는 (대략) 더 큰 (약) 평평한 시공간 내의 지점을 향해 질량 밀도가 중력을 가지고 있다고 가정합니다. 이것은 빅뱅 조건에서 매우 위반됩니다. GR의 특이점에 모두 단일 특성이있는 것은 아닙니다. 우리는 생각할 수있는 많은 것 중에서 몇 가지 사례 만 의미있게 설명 할 수 있으며 각각은 마지막과 의미가 다릅니다.
zibadawa timmy

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@yadda이 답변의 첫 번째 문장에서 말했듯이 블랙홀은 사건의 지평선으로 둘러싸인 지역입니다. 이것이 '블랙홀'이라는 용어의 의미 입니다. "하지 않고" "이벤트 지평에 신경 쓰지 않는다면", 블랙홀에 대해서는 전혀 이야기하지 않습니다. 그렇게 간단합니다.
Stan Liou

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@yadda 사건의 지평은 그것의 존재 유무가 블랙홀의 형성 여부를 직접 결정하므로 귀하의 질문에 직접 대답하기 때문에 그와 관련된 모든 것이 있습니다. "블랙홀 형태" "이벤트 지평선 형태"를 의미하는데 , 이는 이벤트 지평선의 존재가 블랙홀의 특성을 정의하기 때문입니다. 그것이 부적절하다는 주장은 어떤 식 으로든 결혼 상태를 언급하는 것은 허용되지 않지만 누군가가 학사 인 이유를 보여달라고 요구하는 것과 약간 같습니다. 그것은 우리가 논의하는 용어의 본질적인 의미의 일부이기 때문에 완전히 어리석은 조건입니다.
Stan Liou

3
@yadda 1) 어느 쪽도 물리적으로 다른 쪽을 결정하지 않습니다. 그것들은 문자 그대로 같은 것을 의미합니다. cf. 첫 문장 wikipedia 의 첫 페이지 , 또는 "블랙홀의 기능 정의는 사건의 지평선 모양"과 같은 후속 설명 또는 후속 정교화 2) 확인.
Stan Liou

2

과학자들이 말한 바에 따르면, 질량은 순수한 에너지 였을 때 처음으로 존재하지 않았으며, 입자와 질량이 나타 났을 때조차도 매우 빠른 속도 (광속의 50 배 이상)에서 인플레이션이 발생했습니다. 에너지는 질량, 물질 및 반물질로 전환되었다 : E = mc ^ 2) 수소와 헬륨이 비율 (75 % H, 25 % He 및 매우 적은 양의 Li로 형성되도록 팽창 속도가 매우 높음) ) 그러나 더 무거운 요소는 없다. 과학자들은 밀도가 신속하고 균일하게 (확장 속도로 인해 몇 분 단위로) 감소한 반면, 블랙홀은 매우 높은 질량 밀도를 요구한다고 말한다.

따라서 초기 조건은 큰 별 / 초신성과 크게 다르고 다른 결과로 이어졌습니다.


나는 과학자들이 이것을 말할 것이라고 생각하지 않습니다. 그들은 이것을 말합니다 .
peterh는 모니카 복원

적어도, 나는 GUT 이해 이잖아
AMA1123

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예를 들어, 별의 붕괴에 의해 생성되는 블랙홀은 한쪽에는 공극이 있으며 시간이 지남에 따라 다른 쪽에서는 밀도가 한 방향으로 (중심으로) 움직입니다.

빅뱅은 거의 정반대를 나타냅니다. 모든 문제는 동일한 양의 동일한 밀도로 둘러싸여 있으며 모든 문제는 서로 멀어졌습니다. 이처럼 균일 한 우주에서는 단수 붕괴를 일으키지 않습니다.

나중에 밀도와 팽창률이 낮아지면 블랙홀을 생성하기에 충분한 질량의 랜덤 모션이 모일 가능성이 있습니다. 그러나이 경우 아마도 수십억 개의 블랙홀에 대해 이야기하고 있습니다. 매우 큰 블랙홀.


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누가 큰 블랙홀을 생산하지 않았다고 말했습니까?

우리는 큰 블랙홀 안에 아주 잘 살고 있습니다. 우주의 가정 된 질량을 슈바르츠 실트 반지름 방정식에 적용하면 결과 반지름은 보이는 우주의 관측 가능한 반지름과 너무 멀지 않습니다 (크기 순). 실제로, 우리가 "빅뱅 (Big Bang)"이라고 부르는 것은 단순히 다른 우주의 이전 별에서 우리의 "블랙홀 우주"를 형성 한 것일 수 있습니다 (따라서 "다중 우주"이론). 그것은 왜 우리 우주가 유한 한지 설명 하지만, 빛이나 물질은 분명히 벗어날 수 없습니다.

이것은 적어도 45 년 전에 처음 제안되었지만 ( here ), 왜 그렇게 인기가 있는지 더 잘 알지 못합니다. (가난한 나라에 살고 있다면 부자가 아닌 과학이 보편적이어야한다고 생각 합니다 . 여기 처럼 sci-hub를 사용하는 것이 좋습니다 .)

에 대한 답변 이 질문은 더 세부 아이디어를 설명합니다.

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