克尔说黑洞奇点不存在

Roy Kerr在1963年发现了一个描述旋转黑洞的解，这个解被称为Kerr解。Kerr解是广义相对论的一个重要成果，它不仅揭示了旋转黑洞的一些奇妙的性质，而且还与天文学的一些重大发现有关。Kerr解是我们探索黑洞奇点问题的一个重要工具，因为它可以帮助我们理解黑洞的结构和动力学。

Kerr在最近发表了一篇论文，题目是《黑洞有奇点吗？》，在这篇论文中，他提出了一个大胆的观点，即黑洞并没有真正的奇点，而只是一些更密集的物质，比如中子星或类似的东西。

黑洞是什么？简单地说，黑洞是一种引力场极强的天体，它的引力如此强大，以至于连光都无法逃逸出来。黑洞的内部是什么样子的？我们是否能够探索黑洞的内部结构？这些问题一直困扰着物理学家，因为根据广义相对论，黑洞的内部可能存在奇点，即时空的奇异点，那里的度规或曲率张量无限大或不可微分，物理定律失效。

奇点是否真的存在？这是一个很重要的问题，因为如果存在，那么我们的物理理论就不完备，需要寻找更深层次的理论来解释奇点的本质。但是，如果不存在，那么我们的物理理论就更加牢固，可以用来描述黑洞的内部结构。那么，如何证明或证伪奇点的存在呢？这就是Kerr在这篇论文中要探讨的问题。

Kerr首先回顾了奇点定理的历史。奇点定理是由彭罗斯和霍金在上世纪60年代提出的，它们试图证明在一定条件下，黑洞的内部必然存在奇点。这些条件包括：

存在一个被视界包围的陷入面，即一个表面，使得从它上面发出的光线都向内收缩，无法逃逸到无穷远处。

物质满足弱能量条件，即物质的能量密度和压强都是非负的，而且能量密度大于等于压强的绝对值之和。

时空满足一定的可微性和拓扑性条件，即时空是光滑的，没有裂缝或孔洞。

在这些条件下，彭罗斯和霍金证明了存在一些有限仿射长度的光线，即从视界进入黑洞的光线，它们的长度是有限的，而不是无穷的。这意味着这些光线必然在有限的时间内终止于某个点，而这个点就是奇点。彭罗斯和霍金没有给出奇点的具体形式，只是断言它们一定存在，而且是不可避免的。

Kerr对这个论证提出了质疑，他认为彭罗斯和霍金的推理有漏洞，不能证明奇点的存在。他的主要观点是：

彭罗斯和霍金的论证依赖于对物质的性质和行为的假设，而这些假设可能不符合实际情况。例如，他们假设物质满足弱能量条件，但是在极端的条件下，物质可能违反这个条件，产生负能量或负压强。他们也假设物质的运动是连续的，但是在量子尺度下，物质可能出现跃迁或隧穿的现象。

彭罗斯和霍金的论证没有考虑到黑洞的旋转，而这是一个非常重要的因素。旋转的黑洞，即Kerr黑洞，有两个视界，一个外视界和一个内视界，它们之间是一个叫做事件壳的区域。在事件壳内，物质或辐射不可避免地向内坠落，但是并不一定要达到奇点。科尔教授指出，Kerr黑洞的内部存在一些特殊的光线，它们是渐近地切于视界的，而且没有终点，也没有奇点。这些光线可以作为反例，来否定彭罗斯和霍金的论证。

Kerr的结论是，黑洞没有奇点，而只是一种更密集的物质状态，类似于中子星或类星体。他认为，黑洞的内部结构可以用广义相对论来描述，而不需要引入新的物理理论。他还给出了一个例子，来说明黑洞的内部结构是如何受到旋转的影响的。他考虑了两个缓慢旋转的黑洞合并成一个黑洞的过程，他发现，这个过程可以用科尔-席尔德形式的黑洞解来描述，而且与实验观测到的引力波信号非常吻合。

科尔教授的论文是一篇具有挑战性和创造性的工作，它对黑洞的本质提出了一个新的看法，也对奇点定理提出了一个新的质疑。