分类：教育/科学-理工学科
问题：什么是“奇点”？『宇宙』 
回答：奇 点 ( Singularity ) 　　黑洞的中心是奇点，在那里所有的物质都被挤压得具有无穷大的密度，重力变得无穷大，时空也无限地弯曲。在奇点，时间和空间都乱七八糟地搅和在一起，时间和空间都支离破碎，原因和结果都无法分离，说“时间”和“空间”已不再有任何意义。在奇点，物理定律（包括相对论）全都失去了作用，进入了一个量子引力世界。即使在今天，也还没有一种满意的理论可以解释在奇点背后发生了什么。　　在事件视界之外，有一个称为光子球层的环球状区域。在这里，只要光线是以切线方式擦过光子球层，便会被黑洞引力俘获，沿著这球层像卫星一样永远绕著黑洞旋转。黑洞的可怕引力会随著距离的增加递减。　　回顾从亚里士多德到牛顿再到爱因斯坦的发展进程，可以体会到，任何物理理论都有自己的成功和失败的地方,或者有效和无效的范围．解决老问题和提出新问题，往往是一个理论的两个方面．牛顿解决了许多亚里士多德没有解决的问题，但也留下了自己的困难．爱因斯坦解决了牛顿理论中的许多困难，但也带来了新的问题．　　爱因斯坦广义相对论中最大问题之一是奇点．在黑洞解中有奇点，在宇宙学中也有奇点．引力坍缩的最终结局是奇点；大爆炸的起始点，也是一个奇点．　　奇点具有一系列奇异的性质，无限大的物质密度，无限大的压力，无限弯曲的时空等等．此外，在奇点处，一切形式的因果关系都消失了，奇点使我人既不能谈过去，也不能预言未来． 有一段时间里，物理学家相信，奇点也许只是数学形式上带来的东西，实际上是可以避免的．如果不用完全对称的几何结构，也许就没有奇点．但是七十年代以来，霍金和潘罗西证明，在广义相对论中，奇点是一个普遍的不可避免的东西．当把广义相对论应用到宇宙学时，必然会出现奇点，就象牛顿力学在宇宙学中不可避免地要碰到某种无限大一样．　　牛顿体系中某些不合理的无限大，说明了牛顿理论在一定条件下就不再适用，广义相对论中奇点的不可避免，可能也是广义相对论局限性的一种表现．爱因斯坦本人也是这样来看这些奇点的意义的．他说：“人们不可假定这些方程对于很高的场密度和物质密度仍然是有效的，也不可下结论说膨胀的起始就必定意味着数学上的奇点．总之，我们必须明白，这些方程不可扩展到这样的的一些区域中去．”因此，我们必须去寻求可以扩展到这样的区域中去的理论．　　在爱因斯坦之后，人们主要从两方面发展爱因斯坦的理论，一是把广义相对论和量子论结合起来，一是把广义相对论与其它的基本相互作用统一起来．正与负、阴与阳、黑与白、天与地，万事万物是如此的和谐，宇宙间的一切奥妙都穷尽于此。当黑洞吞食着一切物质的时候，白洞则将物质迸射而出。一张一弛，这也许就是宇宙的本原。 在爱因斯坦的广义相对论中预言到了两种天体，一个是人们早已熟知的黑洞，另一个则是人们比较陌生的白洞。20世纪60年代以来，由于空间探测技术在天文观测中的广泛应用，人们陆陆续续发现了许多黑洞性质的天体。如天鹅座X--1星和御夫座e星的伴星就是两个典型的例子。众所周知，黑洞是一种极为奇特的天体，它能够把包括光线在内的一切物质都吸入自己的体内，所以黑洞在宇宙中是不会发光的，但是即使如此，天文学家们却依靠射电红外望远镜观测到了它们，并大胆的假设黑洞是恒星衰亡后留下的残骸。 世上的万物都是具有双重性的，有黑洞就有白洞。依据广义相对论的预言，白洞的一切性质都是与黑洞相反的，黑洞是“吸”，白洞是“吐”，因此，对于观测白洞来说比观测黑洞要容易得多。经过白洞前的光线及一切物质都会被白洞的强大排斥力喷射出去，使其改变原有的运动方向，向着白洞的对面运行。所以我们可以认为白洞是一种发光的物体，并且是一种发光力极强的物体。我认为，现在困扰天文学家的类星体就是白洞，因为类星体是一种与其他任何天体都不相联系的新天体，在巳知的天体射电源中约有25％是类星体，它们有许多地方使人震惊。一般的类星体比整个星系小得多，有的甚至只有星系直径的十万分之－，可是又比星系亮得多。在一般类星体的周围都会有物质喷射的现象，并且它们的射电源的一部分与一个光学喷射体相重合，而射电源的尺度比较小，能量却极为巨大。在对类星体的光学研究之后得出了一个惊人的信息，它们的光谱有巨大的红移，有的甚至达到了0．367之巨。鉴于以上几点。这个在光学上像恒星，亮度惊人且变化迅速并有着巨大的红移和发射线，但体积却很小的类星体就成了一个谜。然而我却认为运用白洞的知识来解释类星体能够更好一些。我们可以假想一幅图画：如果自己就站在白洞前面，根据广义相对论的定理，你会看到一束从远处射来的光线被白洞远远的喷射出去，喷射的光线多了，自然白洞也就越来越亮，在宇宙中传播的距离也就越来越远，因为射电也是一种物质，所以白洞也就可以像喷射光线一样来喷射射电了。白洞的体积有大有小，但大体上与恒星相同，这是它与黑洞仅有的几个相同点之一。如果不在特殊情况下，深处星系以及有光源的天体内部的白洞才能被很好的观测到，这些迹象表明，白洞很可能是类星体。爱因斯坦在广义相对论中阐明了黑洞和白洞都是能量极大的天体，这与类星体的性质也是不谋而合的。几乎所有的类星体的光谱都有巨大的红移，这是人们发现它的最大特点之一。 根据哈勃定理推算，最远的类星体达到200亿光年！也就是说，如果类星体是白洞的话，很有可能白洞就处在宇宙的边缘。如果是这样，有的类星体距离我们却只有30亿光年，这难道不矛盾吗？我认为宇宙并不是完完整整的圆形“气球”，而是犹如一个在太空中漂浮的小水滴一样表面凹凸不平，以至干产生了处在宇宙不同边缘的、距离我们较近或较远的白洞。 也许正是宇宙间黑洞与白洞之间的这一“吸”一“吐”，才使得我们的宇宙能够平稳并和谐地发展下去。关于类星体的一些知识还是常常困扰着科学家们。我想，“什么是白洞”这一科学问题终会随着天文学的不断发展而有一个较为科学的解释。