Roy Kerr在1963年發(fā)現(xiàn)了一個(gè)描述旋轉(zhuǎn)黑洞的解，這個(gè)解被稱(chēng)為Kerr解。Kerr解是廣義相對(duì)論的一個(gè)重要成果，它不僅揭示了旋轉(zhuǎn)黑洞的一些奇妙的性質(zhì)，而且還與天文學(xué)的一些重大發(fā)現(xiàn)有關(guān)。Kerr解是我們探索黑洞奇點(diǎn)問(wèn)題的一個(gè)重要工具，因?yàn)樗梢詭椭覀兝斫夂诙吹慕Y(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)。

Kerr在最近發(fā)表了一篇論文，題目是《黑洞有奇點(diǎn)嗎？》，在這篇論文中，他提出了一個(gè)大膽的觀(guān)點(diǎn)，即黑洞并沒(méi)有真正的奇點(diǎn)，而只是一些更密集的物質(zhì)，比如中子星或類(lèi)似的東西。

黑洞是什么？簡(jiǎn)單地說(shuō)，黑洞是一種引力場(chǎng)極強(qiáng)的天體，它的引力如此強(qiáng)大，以至于連光都無(wú)法逃逸出來(lái)。黑洞的內(nèi)部是什么樣子的？我們是否能夠探索黑洞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)？這些問(wèn)題一直困擾著物理學(xué)家，因?yàn)楦鶕?jù)廣義相對(duì)論，黑洞的內(nèi)部可能存在奇點(diǎn)，即時(shí)空的奇異點(diǎn)，那里的度規(guī)或曲率張量無(wú)限大或不可微分，物理定律失效。

奇點(diǎn)是否真的存在？這是一個(gè)很重要的問(wèn)題，因?yàn)槿绻嬖冢敲次覀兊奈锢砝碚摼筒煌陚洌枰獙ふ腋顚哟蔚睦碚搧?lái)解釋奇點(diǎn)的本質(zhì)。但是，如果不存在，那么我們的物理理論就更加牢固，可以用來(lái)描述黑洞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。那么，如何證明或證偽奇點(diǎn)的存在呢？這就是Kerr在這篇論文中要探討的問(wèn)題。

Kerr首先回顧了奇點(diǎn)定理的歷史。奇點(diǎn)定理是由彭羅斯和霍金在上世紀(jì)60年代提出的，它們?cè)噲D證明在一定條件下，黑洞的內(nèi)部必然存在奇點(diǎn)。這些條件包括：

存在一個(gè)被視界包圍的陷入面，即一個(gè)表面，使得從它上面發(fā)出的光線(xiàn)都向內(nèi)收縮，無(wú)法逃逸到無(wú)窮遠(yuǎn)處。

物質(zhì)滿(mǎn)足弱能量條件，即物質(zhì)的能量密度和壓強(qiáng)都是非負(fù)的，而且能量密度大于等于壓強(qiáng)的絕對(duì)值之和。

時(shí)空滿(mǎn)足一定的可微性和拓?fù)湫詶l件，即時(shí)空是光滑的，沒(méi)有裂縫或孔洞。

在這些條件下，彭羅斯和霍金證明了存在一些有限仿射長(zhǎng)度的光線(xiàn)，即從視界進(jìn)入黑洞的光線(xiàn)，它們的長(zhǎng)度是有限的，而不是無(wú)窮的。這意味著這些光線(xiàn)必然在有限的時(shí)間內(nèi)終止于某個(gè)點(diǎn)，而這個(gè)點(diǎn)就是奇點(diǎn)。彭羅斯和霍金沒(méi)有給出奇點(diǎn)的具體形式，只是斷言它們一定存在，而且是不可避免的。

Kerr對(duì)這個(gè)論證提出了質(zhì)疑，他認(rèn)為彭羅斯和霍金的推理有漏洞，不能證明奇點(diǎn)的存在。他的主要觀(guān)點(diǎn)是：

彭羅斯和霍金的論證依賴(lài)于對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)和行為的假設(shè)，而這些假設(shè)可能不符合實(shí)際情況。例如，他們假設(shè)物質(zhì)滿(mǎn)足弱能量條件，但是在極端的條件下，物質(zhì)可能違反這個(gè)條件，產(chǎn)生負(fù)能量或負(fù)壓強(qiáng)。他們也假設(shè)物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的，但是在量子尺度下，物質(zhì)可能出現(xiàn)躍遷或隧穿的現(xiàn)象。

彭羅斯和霍金的論證沒(méi)有考慮到黑洞的旋轉(zhuǎn)，而這是一個(gè)非常重要的因素。旋轉(zhuǎn)的黑洞，即Kerr黑洞，有兩個(gè)視界，一個(gè)外視界和一個(gè)內(nèi)視界，它們之間是一個(gè)叫做事件殼的區(qū)域。在事件殼內(nèi)，物質(zhì)或輻射不可避免地向內(nèi)墜落，但是并不一定要達(dá)到奇點(diǎn)。科爾教授指出，Kerr黑洞的內(nèi)部存在一些特殊的光線(xiàn)，它們是漸近地切于視界的，而且沒(méi)有終點(diǎn)，也沒(méi)有奇點(diǎn)。這些光線(xiàn)可以作為反例，來(lái)否定彭羅斯和霍金的論證。

Kerr的結(jié)論是，黑洞沒(méi)有奇點(diǎn)，而只是一種更密集的物質(zhì)狀態(tài)，類(lèi)似于中子星或類(lèi)星體。他認(rèn)為，黑洞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以用廣義相對(duì)論來(lái)描述，而不需要引入新的物理理論。他還給出了一個(gè)例子，來(lái)說(shuō)明黑洞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是如何受到旋轉(zhuǎn)的影響的。他考慮了兩個(gè)緩慢旋轉(zhuǎn)的黑洞合并成一個(gè)黑洞的過(guò)程，他發(fā)現(xiàn)，這個(gè)過(guò)程可以用科爾-席爾德形式的黑洞解來(lái)描述，而且與實(shí)驗(yàn)觀(guān)測(cè)到的引力波信號(hào)非常吻合。(www.ws46.Com)

科爾教授的論文是一篇具有挑戰(zhàn)性和創(chuàng)造性的工作，它對(duì)黑洞的本質(zhì)提出了一個(gè)新的看法，也對(duì)奇點(diǎn)定理提出了一個(gè)新的質(zhì)疑。