物理學家發現偵測「裸奇異點」的方法 比黑洞還要怪異

黑洞很怪異：密度極大的物體塞進這幺小的空間，它們會造成時空扭曲，讓物理定律分解成一個奇異點(singularity)。

幸運的是，宇宙保護著我們，不會捲入事件視界(event horizon)中的黑洞。但現在物理學家說，他們已發現一種方法，能偵測到更極端的事，裸奇異點(naked singularity)，它更可能扭曲現行的物理定律。

Avaneesh Pandey對國際財經時報(IB Times)解釋：「裸奇異點，如果這種東西真的存在，它會是現實構造中突然產生的孔洞，不僅會扭曲時空，不論它移到哪裡，都會造成物理定律的大浩劫，還會導致可預知的慘重損失。」

如果你覺得這聽起來太可怕，別擔心，這整個研究只是純理論，它建立在很大的假設之上：裸奇異點確實存在於宇宙中；但科學家一直無法確認此事。

但至少根據愛因斯坦的廣義相對論、我們目前最佳的電腦模型，裸奇異點有可能存在。

那它們是什幺？當巨大星體在壽命將盡時，塌縮成很小、密度很高的區域，奇異點就會成形。

有2種廣義的物理定律支配著我們所理解的現實：量子力學(quantum mechanics)能解釋所有小事，例如次原子粒子(subatomic particles)的作用；廣義相對論則描述我們能看見的事，例如星體和星系。

將理論應用在奇異點時，這2種學說預測了不同、矛盾的結果。

我們不是真的得解決那個難題，因為我們所知的全部奇異點都在黑洞中，被事件視界包圍著，連光都無法逃脫；或者它們位於新興的宇宙，被我們看不到的輻射籠罩著。眼不見為凈，對吧？

不過裸奇異點是理論型的奇異點，因為某種原因才會在宇宙的其他地方顯現。

在下方，你會看到一個黑洞的圖示，它被包圍在左方的事件視界(虛線)中，而裸奇異點在右方的圖示中。箭頭代表光，它能逃脫裸奇異點，但無法逃脫黑洞。

假設裸奇異點真的存在，那最大的問題就是，我們如何能區別裸奇異點和一般的黑洞，這就是新研究要討論的重點。

印度塔塔基礎研究院(Tata Institute of Fundamental Research)的研究者，已想出2步驟計劃，此計劃是根據奇異點推論而成：就我們目前所知，奇異點是一個旋轉的物體，就像黑洞一樣。

根據愛因斯坦的廣義相對論，在旋轉物體附近的時空構造，會隨著旋轉而「扭曲」。這個後果會造成陀螺儀般的打轉，使旋轉物體四周的粒子軌道「按歲差前進」，或改變它們的旋轉軸。

你看看下方陀螺儀的歲差，就能明白我們的意思，它的軸已不再挺直了。

根據此論點，研究者說，我們能想出旋轉物的性質，方法是在接近該物體的2個定點，測量陀螺儀以歲差前進的速度(也就是它的歲差速率)。

根據新報告，結果有2種可能性：

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1.陀螺儀的歲差速率在2定點間劇烈改變，顯示未知的旋轉物是一般的黑洞。

2.歲義速率以規律、有秩序的方式改變，指出裸奇異點。

顯然，讓陀螺儀離黑洞夠近，以便做這些實驗，一點也不容易。

但沒關係，因為該團隊已想出方法，能在地球上觀測相同的結果，就是用X光的波長來測量掉進黑洞、裸奇異點的物質，它們的歲差速率。

該團隊的新聞稿解說：「這是因為軌道平面的歲差速率，隨著物質接近旋轉黑洞而加快，但這速率在旋轉的裸奇異點附近時，會減弱，甚至會消失。」

我們得再次重申，上述都是瘋狂的推測，我們尚未找到任何裸奇異點，而且我們才剛始真正了解一般黑洞。

此外，值得一提的是，上週另一群研究者表示，即使裸奇異點存在，奇特的量子效應也會讓我們看不到它們。

因此，目前關於我們是否有機會研究裸奇異點，大家絕對沒有共識。

就目前而言，那也不是一件壞事，因為…我們真的準備好觀測宇宙邊界發生的事了嗎？

也許終其一生，我們都沒有答案。

此研究發表於物理評論D期刊(Physical Review D)。

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