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      本期《环球科学》封面故事似乎与一条成语异曲同工。春秋时期,有人想敲碎一口大钟,再把它一块一块偷回家中,又怕敲钟的声音惊醒街坊四邻,于是把自己的耳朵堵了个严严实实——只要自己听不到,钟声再响也不成问题。

      两千多年过去了,现代科学从无到有,发展到了几乎可以预言一切的境界。恒星的生死轮回已被勘破,只有大质量恒星死后留下的奇点,让所有已知科学定律都无能为力。不过,最初的结论曾经让科学家喜出望外:大自然似乎主动解决了这个难题,把奇点关在了黑洞内部——只要我们看不到,奇点再怪也不成问题。

 

      掩耳盗铃当然是自欺欺人,千百年来一直被人嘲笑。因为被关在黑洞里面就当奇点不存在的科学家,是不是也在自欺欺人呢?在《魔鬼出没的世界》里,美国天体物理学家、科普作家卡尔·萨根举了一个例子,或许可以回答这个问题。

      “我的车库里有一条喷火的龙。”……可是,在我的车库里,你只看到一架梯子、一些空油漆桶和一辆旧三轮车。“龙在哪里?”你问道。“噢,它就在这儿,”我胡乱挥了挥手,“它是一条看不见的龙。”

      你建议在车库地板上撒面粉来获取龙的爪印。“好主意,但龙是浮在空中的。”那用红外线探测仪检测龙喷出的看不见的火。“好主意,但看不见的火也不会发热。”那干脆在龙身上喷漆让它现身。“好主意,但龙没有实体,油漆无处可粘。”……总之,每提出一种物理检测方法,我就有个特殊理由说明你的方法不会有效。

      现在,一条看不见的、无实体的、浮在空中的、喷着没有热度的火的龙,与根本没有龙之间有什么区别呢?

      科学有一条判别准则,被称为奥卡姆剃刀:如果某一现象有好几种解释都能自圆其说,那就去繁留简,采纳最简单的那种。不存在龙,显然比存在一条能够躲避一切检测手段的龙简单得多,因此科学会采纳“车库里没有龙”这种解释。

      同样,一个看不见摸不着的、任何信息都传不出来、不论发生多少科学无法解释的现象都不会对我们造成任何影响的奇点,与根本没有这个奇点之间有什么区别呢?因此,只要奇点全都被囚禁在黑洞内部,科学家就能心安理得地假装它们不存在——这不是自欺欺人,而是奥卡姆剃刀的合理运用。

      不过为什么要“假装”奇点不存在,而不像喷火龙那样,干脆认为它们不存在呢?喷火龙没有任何理论支持,说它存在不过是书里那个“我”的个人主张。奇点则不同。英国物理学家霍金和彭罗斯证明,奇点是大质量恒星坍缩的必然结果。任何人从广义相对论出发,都能推导出相同结论。因此,假设奇点不存在,就等于假设广义相对论不成立——与此相比,奇点就在黑洞内部只是我们看不见,显然更加简单。

      现在,就连“假装”奇点不存在都成了无法实现的“美好”愿望。奥卡姆剃刀保留下来的不一定是永恒真理,一旦出现无法自圆其说的新现象,再简单的解释也要自动作废。如果那条喷火龙突然现出真身,“龙不存在”自然不攻自破。裸奇点可能出现也让科学家无法再心安理得。

      面对藐视一切科学定律的奇点,唯一的选择只能是迎难而上。

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32 Responses to “奇点与喷火龙——《环球科学》2009年第3期卷首语”

  1. 阳春面说道:

    图片有问题
    占个沙发。。。。。。
    飘。。。。。。

  2. pitaka说道:

    为啥子看不到图列??

  3. Netson说道:

    还是没有看到图片。。。。还是说。。。没有图片?

    • 丁大眼说道:

      到底是干脆认为图片不存在,还是“假装”图片不存在呢?

      参考文章,我们可以得出一个或许存在的答案。

  4. 丁大眼说道:

    最不可理解之处就在于它是可理解的~

  5. Justso说道:

    为什么这些杂志轮流写关于宇宙大爆炸的文章???看的我头疼。。。。。

    • Steed说道:

      呃…… 这个其实说的不是宇宙大爆炸的事情,而是大质量恒星坍缩以后不一定会开成黑洞,而是形成一个裸露在外面的裸奇点……

  6. Justso说道:

    嘿嘿嘿,有点头疼,冒犯,冒犯 :p 写的不错,继续~~~

  7. none说道:

    斜体不适用于中文,谢谢。

  8. wander1说道:

    奇点???是什么东西???看来 我要常来松鼠会,争取以后成松鼠!!!

    什么?你怀疑!!不是不可能哦

  9. wander1说道:

    就是说:形成了黑洞,里面有奇点,但是我们看不见。如果没有形成黑洞,但是一定形成了奇点,它是裸的,是没有黑洞包围的。。。

    这,是不是可以这么说呢??我把自己说晕了

    • Steed说道:

      其实应该这么说。恒星的一生就是不断与自身引力相抗衡的一生。正常的恒星,内部发生的核反应产生大量热量,从而让气体压强能够抵挡引力的压缩。一旦恒星内部的核聚变燃料耗尽,核聚变无以为继,热量就没了,压强也没了,整个恒星就会发生引力坍缩。

      对于质量足够大的恒星,最终没有任何力量能够阻挡引力,所以恒星会被压缩成一个体积为零、密度无穷大的点,这个点就被称为奇点。至少在广义相对论中,大质量恒星坍缩形成奇点是被证明的了。

      不过传统观念认为,大质量恒星在坍缩时除了形成一个奇点,还会形成一个叫做“事件视界”的东西,也就是黑洞所谓“一去不复返”的那个边界。现在的问题在于,奇点一定形成,但这个边界却未必一定形成。

      如果奇点在“事件视界”里面,那么不管这个奇点怎么古怪,如何违背已知物理规律,所有一切“古怪”都被关在黑洞里面,不会对外界产生任何影响。就像文章里说的,我们可以“假装”它们不存在,照样可以用现有理论来准确预测世间万物(至少宏观物体)的运行过程。

      如果“事件视界”不存在,那问题就麻烦了。已知的科学规律在奇点处失效,没有人能预测那里会发生什么,而且它会影响我们这个宇宙的运行规律。比如说,一个祼露在外的奇点突然发出一股强引力波,扫过地球,把地球直接甩出太阳系,这样的事情也就有可能发生了。原本科学以为至少宏观世界里一切井井有条,就将不复存在。

      详细内容,请关注《环球科学》2009年第3期封面故事《科学在这里崩溃》一文。:)

  10. sunliang说道:

    先不谈奇点,带条龙在上面,好酷!

  11. twopersons说道:

    。。。环球科学到底可以在书报亭买到么。拼命推荐《新发现》,环球科学啊。我想要啊。

    好吧,说文章,化繁为简,奥卡姆剃刀,我记住了。

  12. Sysci说道:

    首先,怎么可能无视奇点,奇点对重力场那么大的扰动,直接在空间开了个口,哪天某飞船跳到奇点附近怎么办……
    第二,奇点外面不是都有黑洞的么。有奇点形成后不会造成对空间的极大扭曲?

    • Steed说道:

      如果奇点外面一定是黑洞的“事件视界”,那里奇点那里的任何事件都无法对外界产生影响,就像那个无论如何都检测不到的喷火龙一样,所以可以无视奇点~~

      但问题就在于,奇点形成是经过证明的,“事件视界”是否必然形成没有得到证明。事实上《科学在这里崩溃》这篇文章说的就是,无论是数值模拟还是解析求解,都可以得出许多种恒星坍缩模型,最终只形成奇点,而不会产生事件视界。

  13. 大猫说道:

    喷火龙……让我想起了《宠物小精灵》

  14. blind说道:

    我怎么记得卡尔萨根的龙的寓意是“不可证伪的理论不是科学理论”……不过奥卡姆剃刀似乎也可以解释?

  15. qwe说道:

    事件边界一定会形成,所以奇点即黑洞。

    • Steed说道:

      这一点是误解,事件视界不一定形成,奇点也可以是裸奇点,奇点不等于黑洞。

  16. qwe说道:

    当奇点把所有星际物质都吸光,宇宙便回到大爆炸之前,但同时新一轮大爆炸又开始。

    • Steed说道:

      哈哈,奇点可不一定会吸收物质,说不定还会产生物质,或者发生其他现在看来完全不可思议的现象。因为现在的理论对它是不适用的,所以根本无法推测它的行为。

  17. Metaverse说道:

    奇点是基于广义相对论的产物,恰恰正好预言了广义相对论在此处失效,因为“体积为0,密度无限大”这一条并没有物理意义,这个更像仅仅是数学处理上的悖论……关于黑洞和奇点,最好看看约翰·皮尔·卢米涅的《黑洞》,非常详细而通俗生动的书~~这本书好像是1987年写的,现在都20年有多了,貌似没怎么听说基础物理理论有进展彻底解决了奇点问题。。。

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