ブラックホールは本当に特異点ですか?


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ブラックホールは超高密度オブジェクトではないのですか?それらはまだ黒であり(結局、特別な物理学を必要としない黒の色を持っている)、本当に強い重力場を持つことができます。重力のために実際に光を吸収していると思われる場合、物体が物体に落ちたときに放射を放出せず、光を取り込むのに十分なほど強い重力が存在する可能性があります。

無限の大きな質量が無限の大きな力につながり、無限に速い力で宇宙を破壊するので、無限に大きな特性を持つものが存在する可能性があることを受け入れるのに苦労しているだけですよね?だから私は、超大質量のオブジェクトは、特異点である必要はなく、同様にワルなものになる可能性があると思います。


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特異点とは、重力と時空の法則が崩れる場所であり、現在のルールでは説明できないため無限の可能性を秘めています。宇宙のすべての問題を何らかの形で蓄積して無限に密集したためではありません。
ディーン

@Deanは正しいです。現在の数学では、特異点は不可能です。私たちが示した方程式は、それらが存在すると、その影響力が無限に広がることを示しています。唯一の問題は、古典物理学と量子物理学の境界をまだ誰も決定していないことです。現在、それらは完全に分離して区別されているように見えます。数学は、宇宙の他のすべてのものに重力を及ぼすことなく、特異点がどのように存在することができるかを調整するために追いついていません。
SDsolar 2017年

@Deanはい、私の当初の考えは、ブラックホール現象は特異点なしで説明できるということでした。光はその重力を逃れることができないので、何ですか?フォトンは強力な重力場で捕らえることができるようです。たぶん私たちはしきい値を見つけることができました、それは確かに巨大な数ですが、なぜそれは無限でなければならないのですか?
スティービー2017年

回答:


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この回答はある程度意見に基づいています。一般相対性理論が予測するような厳密な数学的特異点の存在についてのあなたの懐疑論を共有します。これは主に、厳密な特異性の仮定が量子論を無視するためです。特異点を克服する1つのアプローチは、Gravastarです。関連はプランクスターです。どちらのアプローチも、特異点近くのパラドックスを克服しようとします。完全な答えは、まだ定義されていない量子重力によって最終的に提供されるかもしれません。

「実際の」ブラックホールのもう1つの問題は回転です。シュバルツシルトソリューションは、実世界のブラックホールで発生することが予想されるものではありません。

代わりに、カーソリューション(またはカーニューマンメトリックになる可能性があります)は、実際の天体に近づくため、少なくとも回転を含み、残留電荷が存在する可能性があります。

光速で移動する質量のない粒子は、特殊相対論によれば未定義のエネルギーをもたらします。自然は、この未定義の範囲を解決するためにあらゆるエネルギーを取ることを可能にすることにより、質量のない粒子に特化した物理学を開きます。同様に、自然はブラックホールの中に新しい種類の物理学を開き、一般相対性理論と量子論の間のパラドックスを解決するかもしれません。


おかげで、@ Gerald、救助にGravastars!ちょうど私が必要としたもの。最後に、私たちの宇宙に住む無限に厄介なオブジェクトに慣れていない理論家もいます!ご存知のように、それは純粋な感じですが、私にとって、ブラックホールはワームホールなどすべてを備えた中世の仮説のように聞こえます。
スティービー

まあ、ワームホール(アインシュタイン-ローゼン橋)は、一般相対性理論と一致し、特異点は必要ありません。しかし、少なくとも巨視的な「タイムマシン」として組み立てられた場合、それらは他の量子理論上の理由で不安定になる可能性があります。キップ・ソーンは、一度ではなく詳細に彼の著書「ブラックホールとタイムワープ」でこれを議論:en.wikipedia.org/wiki/Black_Holes_and_Time_Warps
ジェラルド

これは意見に基づくものであることに同意しません。多分OPはそれを正しく書いていないかもしれませんが、問題は本当です。ブラックホールに特異点があった場合、イベントの範囲は有限であると定義できません。量子世界と古典世界を調和させるには、画期的な進歩が必要です。現時点では、メッシュがスムーズにメッシュ化されることは言うまでもなく、数式が別の数式に切り替わる境界条件もわかりません。
SDsolar 2017年

特異点とは、すべての経験的例において、数学モデルが間違っているか、もはや有効ではないことを意味します。さらに、特異点は矛盾につながります。ブラックホールがいたるところに特異点と見なされているという事実は、私の目には非常に危険です。
dgrat

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特異点とは何ですか?

特異点は、物質が無限に密集している宇宙の点です。特異点はブラックホールの中心にあり、イベントの地平線の後ろに隠れていることがよくあります。したがって、基本的に、特異点とは、非常に小さな空間で大量の物質が一緒に圧搾される空間内のポイントです。あなたが特異点を持っているとき、問題は無限に行きません。密度は無限に行くものです。密度と物質は別物です。

特異点は、超新星爆発でしばしば作成されます。超新星とは、星の中心に(寿命の終わりに)たくさんの物質があり、星がそれ自体の重力をサポートできず、それ自体が崩壊して爆発するときに星が発生する場所です。

超新星が発生する2番目の方法は、バイナリスターシステムです。白い矮星が存在する場合、他の星から物質を盗み、最終的に大量に蓄積して爆発します。

特異点は、小さな星ではなく大きな星によって引き起こされます。超新星で爆発する小さな星は、中性子星と呼ばれるものを作成します。

では、ブラックホールとは何でしょうか。

ブラックホールとは、重力場があり、光さえ逃がすことができないほど強い空間の領域です。ブラックホールの色は黒ではありません。ブラックホールからの戻り光が見えないため、色はありません。いいえ、光は吸収されません。ブラックホールはまた、ホーキング放射線と呼ばれるメカニズムにより、最終的に散逸する可能性があります

ブラックホールには、次のような複数のタイプがあります。

  • 超巨大ブラックホール(銀河の中心でよく見られる)

  • 恒星ブラックホール

  • 原始ブラックホール

  • 回転(カー)ブラックホール

最後に、ブラックホールの内部には3つの主要な領域があります。

ブラックホールの図

この図は、たとえば、ブラックホールが宇宙全体に広がる重力を持たないことなど、多くのことを示しています。

最後に、シュワルツシルト半径を使用して、光さえ逃げられない領域を計算することができます。この回答には相対性を含めるべきではないとおっしゃっていたように、数学も含めません。要約すると、シュヴァルツシルト半径は、イベントの地平線がブラックホールにある場所です。

概要

ぎこちなく長い回答をしてくれて申し訳ありませんでした。あなたが理解していないことを理解するのに苦労していました。特異点を説明すれば、きっとあなたを助けてくれると思いました。すでに知っていることを言っただけで申し訳ありません。イタリック体で残したいくつかの用語を確認したい場合は、Wikipediaのリンクをいくつか提供しました。ブラックホールの熱力学を確認することもできます


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さて、ここで私は懐疑的です。無限を数学的な現象として想像できることは別として、オブジェクトに適用した場合、それは物理的宇宙では意味をなさないかもしれません。何かが非人道的に大きな質量を持っているからといって、それが何かが無限に崩壊すると信じる理由はありません。大きな値は、空間では特別なものではありません。これは歴史的な理由によるものですか?それで、科学者がそこに巨大な塊があることに最初に気づいたとき、彼らはそれらが特異な振る舞いを引き起こすかもしれないと思ったのですか?もしそうなら、無限に高い周波数のガンマ線についても想像してみませんか?
スティービー

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特異点は、体積が0の点です。あなたはいくつかのものと混同されていると思います。質量は無限に行きません。質量は非常に密になり、その体積は0になります。「非人道的に大きな質量」と言ったので、質量は無限大には行きません。密度は無限大になります。特異点は、点の密度が無限である場合にのみ作成されます。@stevie
フェザー

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ブラックホールの地平線の内側にある非常に密度の高いオブジェクトを安定させる方法があるという前提から始めていると思います。で、古典的な一般相対性理論特異点は避けられません。イベントの範囲内に入ると、オブジェクトは特異点に向かって移動し、到達するように強制されます。これは、好きかどうかに関係なく、時間内に前進するように強制されるのと同じ方法で、特異点に到達します。

そのため、ブラックホールのように見え、イベントホライズンがあるが、ある種の特異点を形成しない、古典的な GRに何かを含めることは不可能です。ただし、古典的なGRは非常に小さい(量子)スケールで分解する必要があるため、重力の量子論における特異点を防ぐために何かが発生する可能性は完全にあります。

したがって、特異性をある程度回避できるようにする一般相対性理論のバージョンを自由に発明することができます。ただし、(少なくとも)2つの要件があります。(1)古典的なGRが完璧に説明できる他のすべてのことを説明する必要があります。(2)それ以外の場合は無意味なへそ注視(IMO)であるため、イベントの範囲外では観察可能な結果が生じるはずです。

注意:ワームホールなどは、(クラシックGR)回転ブラックホールで発生する可能性がありますが、私が理解していないのは、特異点(もはやポイントではありません)にもかかわらずこれらが形成されるということです。言い換えれば、特異点はまだそこにありますが、問題は必然的にそれに終わるわけではありません(しかし、どこかに行きます!)

あなたが無限の質量、無限の力などについて書いたものはちょうど間違っています。ブラックホールの質量は、その重力効果と同様に明確に定義されています。有限の質量は、依然として、ゼロボリューム上の無限密度の積分を取ることから生じます。


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特異点を無限密度の点として説明することは一般的ですが、実際にはそれらはそれよりも一般的です。それらは時空メトリックにおけるある種の病理学的挙動です。特異点が実際の物理現象であるのか、それとも理論(この場合は一般相対論)がもはや自然を記述できない時点を示すのかは、議論の問題です。

ペンローズの特異点定理は、星のような物体の重力崩壊が必然的に特異点につながるという非常に合理的な仮定のセットの下で実証しています。ただし、証明は測地線が不完全であることに注意してください(つまり、自由落下するオブジェクトのタイムラインが突然終了します)。これは、シュワルツシルトメトリックのような理想的なブラックホールソリューションで発生する見かけ上の「無限密度」の曲率特異点と(必ずしも)同じではありません。


これは、無限の値なしに特異性が発生する可能性があることを意味しますか?これは、非常に高い値では、現在の知識とは異なる動作をする可能性があることを意味しますか?そのような値が無限でないと?
スティービー

曲率特異点とは、時空のある時点で曲率が「爆発」する場所です(つまり、取り除くことができない無限の値があります)。これは唯一の種類の特異点ではありません。たとえば、曲率のない時空を構築することは簡単ですが、それでも円錐特異点があります。特異点の定理は、特異点の正確な性質についてほとんど何も教えてくれません。曲率特異点は、高度に対称なメトリックのみの機能である可能性がありますが、そうでないことは非常にありそうです。
ジョンデイビス

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これには物理的なレベルで多くの良い答えがありますが、これが対処されているとは思えないので、簡単に答えます。

無限の大きな質量が無限の大きな力につながり、無限に速い力で宇宙を破壊するので、無限に大きな特性を持つものが存在する可能性があることを受け入れるのに苦労しているだけですよね?

ブラックホールに無限大があり、特異性がある場合にのみ可能である場合、定義により、これらの無限大は無限遠であり、遠く離れていても無限ではなく、原子の距離のごく一部でも離れていません。「宇宙を無限の力で破壊しなさい」、もし宇宙が原子より小さかったら、たぶん、事象の地平線の中で、それが特異点に向かって落下する以外何もできず、安全で妥当な距離にあるなら、黒穴は危険ではなく、宇宙への脅威ではありません。

だから私は、超大物が特異点である必要なく、同様にワルなものになる可能性があると思います

そして

救助へのグラバスター!ちょうど私が必要としたもの。最後に、私たちの宇宙に住む無限に厄介なオブジェクトに慣れていない理論家もいます!

手始めに、物理法則はそれらが何であるかであり、彼らは私たちの考えを気にしません。物事が「厄介」であることに関しては、それは見る人の目にあります。

2000年前、「地獄の火」は時々火山から出てくるマグマで、地獄は地球の中にありました。今日、地球の内部は私たちを保護し、私たちにプレートテクトニクスを与える磁場を生成します。それは生命を担う惑星にとって本当に有用です。地球の内部は変わっていませんが、地球に対する私たちの認識は大きく変わりました。今、私たちは地球の内部を愛していますが、2000年前に人々はそれを恐れました。

100年前、誰もが宇宙は天の川であると考え、80年前は、宇宙は永遠だと思っていました。ハッブルが300年前に危機に瀕して火傷を負っていたと言っていた場合、それについては疑問の余地はなく、「冒とく」と書かれたプラークで

それが視点の問題です。全体像ではありません。ブラックホールは、すべてを食べて逃げられないものとして、すばらしい「ブギマン」を作りますが、それは全体像の一部にすぎません。

アインシュタイン自身もブラックホールを不愉快な考えだと考えていました(量子力学にもあまり熱心ではありませんでした)。そのためアインシュタインは、ブラックホールの形成を妨げる物理的な法則が宇宙にあると想像しました。それは、永遠にイベントの地平線の周りでゆっくりと押しつぶされるのか、それとも特異点や中心で何が起こってもすぐに押しつぶされるのですか?ある観点から見ると、ほとんど同じです。

一部の理論は、ブラックホールが完全な赤ん坊の宇宙の中にある不思議な場所であることを示唆するまで進んでいます。私は科学よりも創造的な考え方を見つけましたが、実は、イベントホライズン内で何が起こるかはイベントホライズン内に留まり、誰も知りません。

一般にブラックホールについて

彼らは非常に便利です。ブラックホールの形成、および重力崩壊と崩壊からの跳ね返りは、銀河全体に重い要素を作成して分散させ、崩壊ではブラックホールまたは中性子星を作成します。星の物質の90%が吹き飛ばされます。 、もしリサイクルすれば、銀河に戻り、たった10%程度が崩壊したコアを形成します。

ブラックホールは、星の死の厄介な小さな残骸だと考えることができますが、大きな星は非常に多くの物質をリサイクルし、銀河全体に分配して非常に涼しいという事実を見つけました。超大質量ブラックホールは銀河の形成にも役立ちます。つまり、ブラックホールは、パスを交差させたくない場合でも非常に便利です。


さて、ブラックホールの内部で何が起こっているかについては、すでにいくつかの良い答えがあります。特に私は素人なので、これを長くしすぎたくありませんが、イベントの地平線内のそのエキゾチックな領域の推測は、考えるのがとても楽しいです。

私は個人的には特異点を信じていません。私(THINK)は、量子力学の波動と場の性質、および空の空間には、たとえば粒子と粒子のペアが本質的に何もない状態で形成される(ホーキング放射を可能にする)ことができるという事実があると思います。決して完全な特異点のエキゾチックな空間のようなもの。

ブラックホールの中に物理的な物質と呼ばれるものはないと思います。物事はそれとは異なる振る舞いをするだろうと思います。表面の物理的な性質というよりは、陽子や電子のエキゾチックな性質のようですが、それは私の主題についての私の考えです。量子重力理論がなければ、地図を見る盲人のようです。誰も知らない。(長すぎる?)


わかりましたので、私の本当の問題は、科学者がここで無限密度または特異な振る舞いを推定する必要があると考えた理由だと思います。質量が巨大で小さな体積に集中しているからといって、特別なことは何もないはずです。宇宙では常に起こります:)彼らに巨大な重力よりも多くのことが起こっていると信じさせているのは何ですか?
スティービー2016

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ブラックホールは、重要な意味での特異点であり、意味のある位置や既知の速度を持つとは定義されていません。半径がゼロという意味での特異性を意味するとは思わない。

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