两种类型的原初裸奇点
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奇点是指在物理学中，某些量（比如密度、温度、压强等）变得无穷大或无定义的点或区域。奇点通常是一些极端的物理过程的结果，比如引力坍缩、宇宙大爆炸等。奇点是物理学中的一个难题，因为在奇点处，我们的物理定律失效，我们无法用数学描述或预测奇点的行为。
我们最熟悉的奇点就是黑洞的中心。黑洞是由引力坍缩产生的一种极端密集的天体，它的质量被压缩到一个无限小的点，这个点就是奇点。黑洞的特征是它有一个叫做事件视界的边界，任何物质或光线都无法逃离事件视界，因此黑洞对外界是不可见的。我们只能通过黑洞对周围环境的引力影响来推测它的存在。黑洞的奇点是被事件视界所隐藏的，所以我们称之为“被掩盖的”奇点。 但是，黑洞并不是唯一可能产生奇点的物理过程。有一些理论预测，如果引力坍缩的条件不同于黑洞的情况，那么可能会产生一种没有事件视界的奇点，这种奇点就是“裸露的”奇点，或者简称为裸奇点。裸奇点是对外界可见的，它可以发出或反射光线，因此它可能会产生一些奇特的光学效应。裸奇点是一种非常神秘的物理现象，它挑战了我们对引力和量子力学的理解，也违反了一些普遍认为成立的假设，比如宇宙监督假设，这个假设认为自然界不会允许裸奇点的存在，因为它们会破坏物理学的可预测性和连续性。 虽然裸奇点的存在还没有被实验证实，但是有一些理论和数值模拟表明，它们是可能存在的。其中一种可能的来源是宇宙早期的引力坍缩。我们知道，宇宙在大爆炸之后经历了一个快速膨胀的时期，叫做暴涨。在暴涨期间，宇宙中的密度扰动被放大了，导致宇宙中形成了一些高密度的区域。这些高密度的区域可能会在暴涨结束后发生引力坍缩，形成一些超紧凑的天体，比如原初黑洞。原初黑洞是一种可能的暗物质的候选者，它们也可能和引力波的产生有关。 但是，如果引力坍缩的速度或角动量不同于黑洞的情况，那么可能会形成一种没有事件视界的奇点，这种奇点就是原初裸奇点。原初裸奇点是一种可能存在于宇宙中的极端物理对象，它们可能在宇宙的早期形成，也可能在宇宙的演化过程中被破坏或转化为其他形式。原初裸奇点的物理性质和观测特征还不清楚，它们可能会对宇宙的结构和演化产生重要的影响，比如对暗物质、暗能量、宇宙加速膨胀等问题的解释。发表在arXiv上的一篇论文，它提出了两种可能导致裸奇点形成的坍缩场景，并讨论了它们的物理特征和影响。
第一种场景是事件型裸奇点，它是指在坍缩过程中，事件视界的形成被延迟，导致奇点在一段有限的时间内暴露在外部。这种情况可以发生在一个具有非零压强的球对称的流体球的坍缩中，如果流体球的初始密度分布满足一定的条件，那么它的坍缩速度会超过事件视界的形成速度，从而使得奇点在一段时间内裸露出来。这种裸奇点的形成是一个动态的过程，它会随着时间的推移而消失，因为事件视界最终会覆盖奇点。 这种裸奇点的存在时间取决于流体球的初始密度分布，一般来说，越不均匀的分布，裸奇点的存在时间越长。这种裸奇点的影响也取决于它的存在时间，越长的存在时间，裸奇点对于外部的辐射和物质的影响越大。这种裸奇点的形成是一个非常罕见的事件，它需要非常特殊的初始条件，而且它的影响范围也非常有限，所以它对于现在的宇宙没有什么重要的作用。 第二种场景是对象型裸奇点，它是指在坍缩过程中，事件视界的形成被阻止，导致奇点一直暴露在外部。这种情况可以发生在一个具有自旋的尘埃云的坍缩中，如果尘埃云的初始角动量分布满足一定的条件，那么它的坍缩会形成一个类似于Kerr黑洞的旋转椭球，但是它的自旋参数超过了黑洞的极限，从而使得事件视界无法形成，而奇点一直裸露在外部。
这种裸奇点的形成是一个稳定的过程，它不会随着时间的推移而消失，因为事件视界永远无法形成。这种裸奇点的影响也是持久的，它会对外部的辐射和物质产生强烈的引力和电磁效应，从而改变它们的运动和性质。这种裸奇点的形成是一个相对普遍的事件，它只需要一些常见的初始条件，而且它的影响范围也非常广泛，所以它对于现在的宇宙有着重要的作用。 这篇论文的作者使用了数值模拟的方法，来计算这两种场景下的裸奇点的形成条件和影响特征。他们发现，事件型裸奇点的存在时间可以达到几年，而对象型裸奇点的自旋参数可以超过黑洞的极限很多倍。他们还发现，裸奇点会产生强烈的引力透镜效应，从而使得外部的光线发生弯曲和放大，形成奇异的图像。裸奇点还会产生强烈的电磁辐射，从而使得外部的电荷和磁场发生变化，形成奇异的信号。这些效应都可以被现在或未来的观测设备所探测，从而提供了寻找裸奇点的可能途径。 |
