特異点とは何ですか?ブラックホールの中心には何がありますか?特に時空に関して


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ですから、2次元の時空は何かのシートのようにしか考えられないので、最初は私の仮定が間違っているかもしれません。私はブラックホールでYouTubeのビデオを見ていたし、ブラックホールに関する皮肉と時空の彼らの反りがあった、語り手はの線に沿って何か言ったポイントに「何がブラックホールの中心に存在しないのが、重力ブラックホールの動作を引き起こすのは、この「ピンホール」のような影響であるため、時空が大きく歪んでいます」

私の質問は:

  1. 星が死んでブラックホールに陥ったとき、その中心には何がありますか?星の質量は板の長さのサイズに圧縮されていますか、それとも同様に小さいものですか?ブラックホールの中心に本当に何もないのですか?確かに、コアは本当に小さなものに崩壊しましたか?
  2. 特異点とは何ですか?このようにするのは、時空のゆがみだけですか?

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宇宙がゼロで割る場所です。
TheBluegrassMathematician

標準的なGRでは、Ben Crowellが言うように、GRの特異点は多様体から切り取られた断片のようなものです。それは点でも点集合でもありません。また、BH特異点は、オブザーバーの過去では決してないことに注意してください
PM 2Ring

回答:


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これは物理スタックの問題ですが、かなり基本的なものなので、試してみましょう。

始める前に何かを理解する必要があります。この種のことを測定し、答えなければならない理論的枠組みは、一般相対性理論と呼ばれ、1915年にアインシュタインによって提案されました。 。

物理学には、量子力学と呼ばれる別の章があります。これは、通常、非常に小さなスケールで起こること、つまり非常に小さいことを説明しています。

GRとQMはどちらも独自の方法で問題ありません。どちらも現実に照らしてテストされ、非常にうまく機能します。しかし、それらは互いに互換性がありません。意味:GRとQMの両方の観点から現象を一度に説明することはできません。または意味:書き留めて、GRのような現実のビュー、またはQMのようなビューのいずれかを書き出すことができる一貫した方程式のセットがありません。

問題は、ブラックホールの中心が非常に高い質量密度と非常に高い重力(したがってGRの分野での両方)であり、非常に小さい(したがって「量子のような」)ことです。適切に対処するには、GRとQMを調整し、両方を同時に処理する必要があります。これは現在の物理学では不可能です。

ブラックホールについて話すときは、今のところGRだけに固執する必要があります。これは基本的に、ブラックホールの中心について私たちが言うことはおそらく不完全であり、さらに修正されることを意味します。

星は死に、ブラックホールに崩壊します。中心には何がありますか?星の質量は板の長さのサイズに圧縮されていますか、それとも同様に小さいものですか?ブラックホールの真ん中に本当に何もありませんか?、確かにコアは何かに崩壊しました、本当に本当に小さいですか?

一般相対性理論によると、それは完全にゼロまで崩壊します。「非常に小さい」だけでなく、サイズが正確にゼロになるまで小さくなります。密度は無限になります。

「板の長さ」とは言えません。なぜなら、GRとQMを組み合わせることはできず、方法がわからないからです。ここにあるのはGRだけで、GRはそれがずっと下に行くと言います。

特異点が物理的ではなく、単なる数学的である可能性は十分にあります。言い換えれば、中心にあるものはすべて実際にはゼロサイズではありません。特に量子力学は、ゼロサイズのものによって怒られます。しかし、ここでの知識が不完全であるため、確実に言うことはできません。

「サイズ」(スペースを意味する)や「なる」(時間を意味する)などの言葉を使用しています。しかし、ブラックホールのコンテキストでは、空間と時間の両方が非常に深刻に歪んでいます。ブラックホールがゼロサイズのドットに至るまで「変化」するのは、そこに巻き込まれる不運な観測者にとってのみ現実です。しかし、遠方の外部の観測者にとっては、このプロセスは遅くなり、プラスの無限まで拡張されます(無限に長い時間を経て初めて完了します)。両方の観測者は正しいです、ところで。


編集:

したがって、「密度は無限であり、サイズは特異点でゼロ」と言っているとき、この言語は、星の最初の崩壊の途中で引きずられている不幸な観測者に適用されます。

しかし、遠方の観測者から見ると、ブラックホールは、ゼロ以外のボリューム(BHのイベントホライズン)の塊(元の星)のままです。この観測者にとって、そのオブジェクトの密度は有限であり、そのサイズは間違いなくゼロではありません。この観点から、BHに落ちるものはすべて完全に落ちることはありませんが、ますます減速します。

両方のオブザーバーは正しいです。ですから、「無限密度」について話すとき、それが内部の観察者の視点であることに留意してください。


特異点とは何ですか?このようにするのは、時空のゆがみだけですか?

方程式にゼロによる除算がある場合、またはその時点で方程式が何らかの形で誤った動作をする場合はいつでも特異点があります。科学には多くの異なる種類の特異点があります。

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

ブラックホールのコンテキストでは、GR方程式によると密度と重力が無限になることが示唆されているため、中心は重力特異点であると言われています。

GRによれば、十分な大きさの物質の塊があると、それは非常に激しく崩壊し始め、それを止めるものは何もありません。それは無制限に落下し続けます。このプロセスを外挿すると、サイズがゼロになる傾向があり、密度が無限値になる傾向があることが簡単にわかります。


編集:

別の言い方をすれば、密度が十分に大きくなると、重力は非常に大きくなり、他の力はそれに抵抗するほど強くありません。それは、問題が提起するすべての障壁を押しつぶして、さらに押しつぶすことに反対します。その物質の塊は単純にそれ自体を押しつぶし、それ自体の重力がそれをより小さく、より小さく...そしてより小さく...一緒に引き寄せます。現在の理論によると、それを止めるものは何もありません(QMはそれを止めるかもしれませんが、数学がないので証明できません)。そのため、重力が絶えず増加し、それ自体が増加するという悪循環に陥ります。

空間と時間は、イベントの範囲内で本当に病的です。すでに中にいるなら、逃げ道はありません。これは、十分な速さで外に出られないからではなく、実際には外に出られないからです。どの方向を向いても、空間と時間の両方において、中心的な特異点に目を向けています。イベントホライズンの内側から開始して、外側につながる考えられる軌道はありません。すべての軌道は特異点を指しています。可能性のあるすべての未来は、イベントの地平線内にいる場合、中央の特異点で終わります。


それでは、なぜブラックホールの中心が「特異点」と呼ばれるのでしょうか?ゼロによるあらゆる種類の不連続性と除算が方程式から飛び出すので、数学を限界まで押し込んだときに、GRフレーム内でブラックホールの中心を記述しようとします。

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

一般的に言えば、物理学者は特異点が好きではありません。ほとんどの場合、これは数学的装置が故障したことを示しており、その時点で他の計算が必要です。または、新しい物理学がそこで行われ、古い物理学に取って代わることを示している可能性があります。

最後に、ブラックホールの中心を完全に説明するGR / QMの結合理論がないため、この分野での純粋なGR研究が「間違っている」または「役に立たない」というわけではありません。ブラックホール内で行われているarbitrary意的なファンタジーを想像できるという意味ではありません。

最近の天文学者は、ブラックホールに非常によく似た宇宙の天体観測し始めており、観測された特性は、GRがそのようなことについて予測するものと非常に一致しています。したがって、少なくとも今日の天文学で検証できる方法では、明らかに正しい軌道に乗っているため、この分野の研究は継続しなければなりません。


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いい答えだ。ブラックホールの密度がイベントの地平線から無限ではないことを明確にする価値はありますか?
ジェレミー14

いい視点ね。編集します。
フローリンアンドレイ14

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GRの専門家ではない私のような人々にとって非常に有益な答えです!ありがとうございました。
クリスト

では、2つのブラックホールが結合すると、そのゼロ点の場合、なぜプルの強度が増加するのでしょうか?それらはサイズと強度が大きくなる可能性があるため、センターに追加されている問題があるようです。
layperson69

@ layperson69「ゼロポイント」は非常に複雑な問題であり、スペシャリストに任せることをお勧めします。重力の増加は、結果として生じるブラックホールの全体的な質量の増加に由来します。
フローリンアンドレイ

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他の人が言ったように、数学的に、特異点はゼロで除算しようとするときです。たとえば、シュワルツシルトのブラックホールを考えてみましょう。これは、電荷も角運動量もないブラックホールです。ttは、ブラックホールの最も単純なタイプです。

ds2=c2dt2+dx2+dy2+dz2

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

r=0

したがって、基本的に、アインシュタインのブラックホールの方程式の解は、特異点は空間と時間に無限の曲率がある点であることを示しているだけです。直接的な実験的発見とは対照的に、数学的な方程式を通してそれらの存在のみを知っています。ただし、特異点は、一般に参照される「無限曲率」特異点に関係しない方程式の結果にすぎないこともあります。方程式の特異点は、物理世界では常に特異点ではありません。


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2)特異点とは何ですか?このようにするのは、時空のゆがみだけですか?

特異点とは、力と粒子の振る舞いを説明するために使用する現在の物理モデルが壊れる、つまり情報を提供しない(またはすべての情報を提供する)ために予測ができない時空のポイントです。また、特異点はさまざまな観点から説明できます。

  • 時空の特異点は、空間と時間の幾何学的構造の崩壊です。

  • 一般相対性理論では、特異点とは、曲率が無限になるか、時空が多様体でなくなるという有限の時間内に物体または光線が到達できる場所です。

しかし、それはすべて私が最初に言及したものに戻ります。


宇宙のような測地線の不完全性は、2番目の基準でカバーされない特異点を持つ別の方法です。さらに、OPが関係する種類との関連性は低いものの、円錐形の特異点の特殊なケースがあります。
スタンリオウ14
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