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现实中是否存在黑洞呢?
发布时间:2019-03-15        浏览次数:51        返回列表
 1916年,在爱因斯坦广义相对论刚刚提出后,德国数学家、天文学家史瓦西(K.Schwarzschild)就得到了爱因斯坦场方程的第一个严格解,即史瓦西外部解或史瓦西度规,也就是数学意义上的黑洞。

然而,现实中是否存在黑洞呢?当时科学界是存在很大争议的。

1939年,美国“原子弹之父”奥本海默(J. Robert Oppenheimer)及其合作者研究了完全球对称、密度均匀,没有旋转,没有压力的理想恒星的坍缩过程。在这种完全理想的前提下,恒星的质量大到一定程度,黑洞的形成是不可避免的,从而形成与外界宇宙隔离的视界(Horizon)。那么,黑洞中心会形成什么呢?奥本海默并没有给出任何解释。但他的方程却暗示着,在黑洞的中心会形成体积无限小、密度无限大的奇点(Singularity)。

然而,奥本海默的模型太简单了,现实中恒星多少都有旋转,不可能完全不受干扰保持完美球对称。因此,任何非完美的恒星在坍缩的过程中,存在发生反弹的可能性,不会在中心形成奇点。关于这一点,前苏联物理学家栗弗席兹(Lifshitz)曾给出过证明。

1964年,英国数学物理学家彭罗斯(Roger Penrose)利用拓扑学的方法证明,无论有什么干扰,在坍缩黑洞的中心会不可避免地形成奇点,


1970年,霍金和彭罗斯证明,我们的宇宙在大爆炸的开端有一个时空奇点。

1970年,霍金和彭罗斯证明了,在广义相对论的框架下,我们的宇宙在大爆炸的开端也有一个时空奇点,如果有一天再发生坍缩,必然在大挤压中再次形成奇点。这就是著名的奇性定理(singularity theorems)。