黑洞的奇点究竟是什么它有无限的密度吗

彼得，来自爱因斯坦广义相对论GR方程的标准模型表明，黑洞的奇点没有维度。我生产。它是一个点。爱因斯坦本人也为此感到困扰，因为这显然是一种收敛效应的结果。

同样，根据GR，大爆炸显然是从一个包含无限能量的无限小空间开始的。广义相对论预言，一个黑洞的所有质量都包含在一个无限小的空间里。

量子力学不允许粒子坍缩超过其最小波长。显然，关于GR的预测是荒谬的，没有人再相信这一点了。然而，由于没有量子引力理论，这个模型仍然被反复教授和反胃。

 根据量子力学QM，黑洞的奇点是一个环，或一个甜甜圈形状的体积，在那里我们所说的物质被撕裂成纯能量。

上图显示了一个旋转黑洞的引力场，内部部分显示了外部和内部的视界。

下图是著名黑洞专家基普·索恩对奇点的另一种描述。我不知道他用这些术语是什么意思。

 这里的所有信息，包括上面的图表，都是基于初始假设的QM计算结果。由于这是科学的前沿，你应该把它作为当前理解的水平，或当前的模型，而不是真相。

在我们的宇宙中有着无数的黑洞，每一个黑洞中都可能有它的奇点，从这个意义上讲，宇宙最初的奇点要比如今宇宙中的奇点质量要大得多。然而我们的宇宙很可能也并非是孤独的，在我们的宇宙之外，可能还有别的宇宙，甚至有无穷多个宇宙，并且也很有可能比我们宇宙中的黑洞的数量还要多，因此诞生宇宙的奇点也可能是很多很多的。

 不过必须说明的是，如上的说法还都只是猜测，在今后的相当长时期内，无论是对于黑洞的奇点还是宇宙大爆炸的奇点，对它们的认知也都只能是推测。

所谓黑洞，就是当物质的密度大到一定的程度时，引力势能占压倒性的优势，不仅任何物质都会被空间挤压在一起，就连光子也无法逃离出去。

既然任何物质都毫无抵抗力地被挤压在一起，那么在黑洞中，最终还会剩下什么呢？

显然不会是中子、电子或质子等基本粒子。因为，它们组成的星体不是黑洞，对光子并无封闭性。而且只要还有物质存在，引力就会发挥作用，将它们进一步地挤压，直至物质的消失。

由于普朗克常数h的被发现，而且任何物理现象都需要借助该常数来给予说明，所以量子是我们的宇宙中最为基本的粒子，具有不可再分性。

离散的基态量子构成空间，受到激发的量子成为光子即能量，由高能量子组成的封闭体系就是物质。

因此，作为封闭体系的物质被引力挤压的终极，只能是宇宙中最基本的粒子——量子。而且，由于普朗克常数h是量子的角动量且大于零，所以量子的静质量和半径均大于零。

所以，黑洞既不是普通物质构成的星体，也不是没有体积的奇点；黑洞是由无数高能且高密度的量子聚集体。此时，引力因作为封闭体系的物质的消失而不再存在，有的只是量子之间的弹性碰撞。

这或许就是我们宇宙大爆炸之前的状态。当宇宙的收缩使量子之间的距离趋近于零时，就再也无法进行下去了。于是，宇宙开始反转，以大爆炸的形式，开启了膨胀之旅。

所以，宇宙的收缩，是宇宙形成黑洞的过程；而宇宙的膨胀，则是宇宙转为白洞的过程。只是宇宙演化的主角并非作为封闭体系的物质，而是离散的量子。该量子的本征参量是普朗克常数h，其不仅大于零，而且还具有相对于量子状态的不变性。

黑洞从广义相对论中的预言走到2019年4月10日的首次对黑洞成像，差不多经历了一百多年的时间，但我们认识黑洞却不是从4月10日后才开始的，人类已经通过理论模型到一步步的观测验证，对黑洞已经建立起了大量的认知，但即使我们已经拍下照片，但对视界以内的状况仍然一无所知！

人类对黑洞的认知历史

黑洞是大神史瓦希在第一次世界大战战场上通过求解爱因斯坦广义相对论引力场方程，取得的一个特殊解，大概意思就是当天体质量不变，尺寸缩小到史瓦希半径以下时，它将不可避免的坍缩为黑洞。而史瓦希就是求得了这个半径。太阳的史瓦希半径大约是29千米。地球的史瓦希半径是9毫米

当然在当前的状态下，无论是太阳还是地球都不够格，因为能将自身压缩至史瓦希半径的，质量至少要超过太阳的32倍以上，因此这个只是一个理论计算值，但从史瓦希推导出黑洞这个概念以来，到人类第一次发现疑似黑洞的天鹅座X-1的二十世纪六十年代，大约相隔了四十几年！

天文学家就是非常擅长这种在理论推导下的模型来展开一系列的验证工作，从黑洞理论推测出了诸多特性：黑洞连光都无法逃逸。史瓦希推导史瓦希半径时，所用的参数就是天体表面光速环绕和引力平衡时推导出来的半径，假如天体到达这个半径，那么它无论如何的热运动都无法对抗天体的坍缩，因热运动（普朗克温度）的极限就是光速，因此在史瓦希半径内，没有任何信息可以被传递出来。黑洞坍缩后不会保留任何物质信息。其实天体突破到中子星时已经不包含原始恒星信息了，但中子星有上限，也有下限，我们仍然可以根据它仅有的信息做一个推测，但黑洞甚至连基本粒子都不在保持，我们无法推测出这个黑洞以前是个什么天体，或者是原初黑洞，无法判断。黑洞可以保留电荷和角动量。电荷不会消失，假如形成黑洞之前有电荷的话，它同样会被保留，而角动量守恒也同样能被保留下来，黑洞是自转的，它的自转方向和吸积盘公转方向没有关系。

以上参数都是无法被直接观测的，但天文学家根据黑洞的这些特性推测另外能够被观测几个理论特性：强大的引力下黑洞会存在吸积盘。黑洞的自转可以通过吸积盘发光红移判断

吸积盘会发出从低频射电到X射线的全波段辐射，而X射线成了我们判断天鹅座X-1黑洞和银心黑洞Sgr A黑洞的重要依据，射电波段则成了M87黑洞的成像工具，半个地球的毫米波射电望远镜从2017年4月份开始用了将近十多天的有效观测时间，取得了大量的数据，经过两年的处理，终于在19年4月10日公布了M87黑洞的影像，从下亮上暗的特性判断出了黑洞自转的形成的蓝移和红移。

天文学家从理论推断中的黑洞模型和现实成像中观测到的黑洞是相互吻合的。至此黑洞已经完美印证了广义相对论的推断，当然它不是第一个，最早是水星进动验证，而后是日食光线弯曲验证，但黑洞成像技术实在要求太高，100多年后才目睹黑洞真容！黑洞的时空特性，它会连接另一个宇宙吗？广相大到可以计算整个宇宙的形状（弗里德曼在1922年就假设宇宙物质均匀分布计算过宇宙的形状），小到可以形容黑洞内部的世界！但广义相对论有一个致命的弱点！

广相在到达奇点时失效

是不是很矛盾？广义相对论计预言了黑洞，并且史瓦希计算出了史瓦希半径，但广相却在奇点时失效了！其实这可以理解，奇点的密度和时空曲率都无穷大，而广相的所有参数中都不存在无穷大这个物理量，因此这我们也是可以理解的，不过真正的问题并在至此。广义相对论研究引力比较大，尺度比较大的物体的。量子力学是研究尺度比较小，引力也比较小的物体的。但两者在奇点处相遇了，广相认为这个奇点密度无限大，但尺寸无限小，而且位置是确定的，量子力学认为尺寸无限小，它就适合海森堡不确定性原理，它的位置是不可确定！很抱歉，它们谁更正确一点我们暂时还不知道！

这个广相和量子力学打架的奇点，真的通向另一个宇宙？我们前文说明了，过了黑洞的视界以后，理论上不可能有任何信息被传递出来，而事实上在M87黑洞视界半径的25倍处时我们的观测手段已经无法获知任何信息，那么黑洞内的世界我们是无法被真正观测到的！

这是一个理论物理学家的问题，我们知道引力的本质是质量对于时空的弯曲，就如惠勒说的，广相的本质就是质量告诉时空该如何弯曲，时空告诉质量该如何运动！因此质量在弯曲时空内的运动走的都是测地线，无论是环绕走还是一头撞入质心，它只是在走它该走的测地线！

但跨过黑洞的视界后空间已经被无穷扭曲，时间也已经停滞，这样一个区域，谁能穿越过去，只会永远停留在这个位置，现代理论不支持穿越一个时间停滞的区域，无论你速度有多高，穿越空间总是需要时间，当时间停滞时，再高的速度又有何意义？

也有朋友会认为穿过视界的物质会超过光速，因为视界处连光速都无法逃逸，那么在引力作用下会超过光速，但事实上遇到的问题就是时间停滞，在外界我们根本不能判断越过视界的物质到了视界内部的什么位置，因为我们三维时空的一切坐标系都无法来形容它，你知道它到哪里了？

黑洞奇点是由于引力塌缩形成的。当死亡恒星的核区质量超过奥本海默极限时，没有任何力量能与引力抗衡，恒星核区向中心点无限收缩成为必然，体积不断向零逼近，于是形成了奇点。奇环是旋转的黑洞(称为克尔黑洞)的内部结构，克尔黑洞中心没有奇点，奇环就相当于史瓦西黑洞(无自转的)的奇点

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