ทำไมบิ๊กแบงไม่เพียงสร้างหลุมดำขนาดใหญ่ขึ้นมา?

คำถามที่ฉันมักจะสงสัยเกี่ยวกับ:

1) ถ้าสสารและพลังงานกระจุกตัวอยู่ที่จุดเดียวที่บิ๊กแบงทำไมหลุมดำถึงไม่เป็นเช่นนั้นหรือทำไมมันไม่ก่อตัวขึ้น

2) หากเหตุผล # 1 ข้างต้นไม่ได้ก่อให้เกิดหลุมดำนั้นเป็นหนึ่งในคำอธิบายหลายอย่างเช่นเงินเฟ้อหรืออะไรก็ตามทำไมมวลและพลังงานทั้งหมดไม่ได้ก่อให้เกิดหลุมดำขนาดใหญ่ในเวลาอัน จำกัดหลังจากบิ๊กแบงนี้ ที่เกิดขึ้น? ตัวอย่างเช่นฉัน (อาจจะผิด) ได้ยินว่าเงินเฟ้อทำให้จักรวาลมีขนาดเท่ากับสีส้ม ทำไมมันไม่สร้างหลุมดำล่ะ? หรือเมื่อจักรวาลขยายตัวจนถึงขนาดของดวงจันทร์ ถ้าอย่างนั้นทำไม เพียงใส่ขนาดที่เหมาะสมตามที่คุณต้องการแทน "สีส้ม" หรือ "ดวงจันทร์" คำถามคือทำไมหลุมดำไม่ก่อตัวขึ้นจากสสารและพลังงานหลังจากบิ๊กแบง

ขอบคุณ

ปัญหาของคุณเกิดจากการพยายามใช้ตรรกะหลุมดำของ Schwarzchild ซึ่งเป็นข้อสันนิษฐานที่ถูกละเมิดอย่างรุนแรงที่สุดในบิ๊กแบง

ต่อไปนี้เป็นเรื่องจริงที่บิ๊กแบงและละเมิดตรรกะการก่อตัวของหลุมดำตามปกติ

เหตุการณ์เกิดขึ้นทุกหนทุกแห่งในอวกาศไม่ใช่จุดจริง โดยเฉพาะอย่างยิ่งพลังงานถูกกระจายอย่างสม่ำเสมอทุกที่ ศักยภาพความโน้มถ่วงสุทธิจึงอยู่ใกล้ศูนย์และไม่มีจุดใดที่ทุกอย่างจะพังทลายได้ ยิ่งกว่านั้นเนื่องจากสิ่งของมีอยู่ทุกที่จึงไม่มีสุญญากาศ (ในกาลอวกาศแบนราบไม่น้อย) นอกเขตยุบตัว และยิ่งไปกว่านั้นสิ่งต่าง ๆ กำลังเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วอยู่ในสภาพตื่นเต้นอย่างมากและไม่ได้อยู่ในสภาวะที่มีความร้อน (จนกว่าจะถึงอัตราเงินเฟ้อจากนั้นสิ่งต่าง ๆ ก็เจือจางเกินไป

สำหรับสิ่งที่เราสามารถอธิบายจักรวาลได้ในเวลาเราไม่มีความคิด ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปมีเอกฐานอวกาศที่นั่นและมันก็ไม่สามารถพูดอะไรได้นอกจากนั้น เป็นที่คาดกันว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปไม่ใช่คำอธิบายที่ถูกต้องของกาลอวกาศในยุคก่อนเงินเฟ้อส่วนใหญ่เป็นเพราะกลศาสตร์ควอนตัมแนะนำผลกระทบที่สำคัญในเงื่อนไขเหล่านั้นและเป็นที่รู้กันดีว่าทฤษฎีทั้งสองนั้นไม่เข้ากัน$t=0$

แก้ไข:

คำถามนี้ถูกถามเกี่ยวกับฟิสิกส์ SE หลายครั้ง

/physics//q/20394/55483

/physics//q/3294/55483

/physics//q/26435/55483

บางทีคำตอบก็จะมีแสงสว่าง

หลุมดำเป็นพื้นที่ของกาลอวกาศคั่นด้วยขอบฟ้าเหตุการณ์ซึ่งหมายความว่าไม่มีสัญญาณจากภายในสามารถแพร่กระจายออกไปด้านนอกไม่ว่าจะรอนานแค่ไหนก็ตาม ในพื้นที่ไม่มีอะไรพิเศษเกี่ยวกับขอบฟ้าเหตุการณ์ หากคุณตกอยู่ในหลุมดำไม่มีอะไรทำเครื่องหมายว่าคุณข้ามและไม่มีการทดลองในท้องถิ่น (สั้น ๆ ในอวกาศและระยะเวลา) ที่จะบอกคุณว่าคุณกำลังถึงวาระแล้ว การสังเกตแนวคิดที่สำคัญที่สุดที่นี่คือ 'หลุมดำ' หมายถึงไม่ได้ถูกกำหนดโดยสภาพท้องถิ่น แต่โดยโครงสร้างของกาลอวกาศในระดับที่ใหญ่กว่า

นั่นหมายถึงการคิดถึงหลุมดำที่พิจารณาจากความหนาแน่นเป็นพิเศษนั้นเป็นความผิดพลาด นี้หมีออกหากดูความหนาแน่นของกรณีที่เรียบง่ายของหลุมดำว๊าที่ว่าขนาดใหญ่หลุมดำคือความหนาแน่นน้อยมันถูก ( แต่สำหรับปริมาณบางประการใช้จ่าย) ไม่มี 'จุดความหนาแน่น' ที่น่าอัศจรรย์สำหรับหลุมดำ ไม่ว่าจะเกิดอะไรขึ้นหรือไม่เกิดหลุมดำขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของกาลอวกาศทั่วโลก

แก้ไข : @zibadawa จุดของทิมมีเกี่ยวกับความสม่ำเสมอมีความเกี่ยวข้องมาก เนื่องจากทุกจุดในอวกาศมีค่าเท่ากันจึงไม่มีจุดพิเศษที่ขอบฟ้าเหตุการณ์แบบสัมบูรณ์สามารถรวมไว้ในลักษณะที่เป็นอิสระจากผู้สังเกตการณ์ดังนั้นจึงไม่มีหลุมดำ นี่คือความแตกต่างที่สำคัญที่สุดที่กาลเวลาโครงสร้างขนาดใหญ่ในโซลูชั่นของ Big Bang นั้นแตกต่างจากสถานการณ์การล่มสลายของดาวฤกษ์

1) ถ้าสสารและพลังงานกระจุกตัวอยู่ที่จุดเดียวที่บิ๊กแบงทำไมหลุมดำถึงไม่เป็นเช่นนั้นหรือทำไมมันไม่ก่อตัวขึ้น

สสารและพลังงานไม่จำเป็นต้องกระจุกตัวในจุดเดียว มีเพียงจักรวาลของบิ๊กแบงที่แม้แต่การเปรียบเทียบที่ใช้การได้คือผู้ที่เกี่ยวข้องกับจักรวาลปิดซึ่งไม่แน่นอนทั้งหมด แต่นั่นเป็นความเข้าใจผิดที่แยกจากกัน

แต่เท่าที่เรารู้ว่ามีความหนาแน่นในท้องถิ่นทุกจุดไม่ลงตัวอินฟินิตี้ในอดีตที่ผ่านมาแน่นอน ดังนั้นจึงยังคงทำให้ความรู้สึกที่จะถามว่าทำไมไม่ได้ว่าสาเหตุการก่อตัวของหลุมดำ แต่คำตอบนั้นง่ายมาก: ไม่ได้เพราะไม่มีเหตุผลที่จะทำเช่นนั้นเนื่องจากขนาดของความหนาแน่นของท้องถิ่นนั้นไม่เกี่ยวข้องกัน

คำถามคือทำไมหลุมดำไม่ก่อตัวขึ้นจากสสารและพลังงานหลังจากบิ๊กแบง

เราไม่จำเป็นต้องมีกลไกพิเศษในการป้องกันมันเพราะไม่มีเหตุผลทั่วไปที่ทำให้มันกลายเป็นหลุมดำในตอนแรก

ฉันมีคุณสมบัติกับ 'นายพล' ที่นี่เพราะมีความรู้สึกว่าจักรวาลจักรวาลปิดเป็นเหมือนการตกแต่งภายในของหลุมดำและจักรวาลโดยรวมก็อาจจะกลับคืนมาในฐานะบิ๊กขบเคี้ยวเลียนแบบการล่มสลายของดาวฤกษ์ทั่วไป เป็นหลุมดำ Big Crunch ถูกค้นพบโดยการค้นพบว่าการขยายตัวทางดาราศาสตร์กำลังเร่งขึ้น

ดังนั้นอีกครั้งไม่ว่าจะเป็นหลุมดำหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับโครงสร้างขนาดใหญ่ของกาลอวกาศไม่ว่าความหนาแน่นในท้องถิ่นจะมากหรือน้อยก็ตาม

สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวคือมวลนั้นไม่มีอยู่ในครั้งแรกที่มันเป็นพลังงานบริสุทธิ์และอัตราเงินเฟ้อเกิดขึ้นที่ความเร็วสูงมาก (มากกว่า 50 เท่าของความเร็วแสง) ดังนั้นแม้ว่าอนุภาคและมวลจะปรากฏขึ้น (น้อยกว่า 1 ในพันล้าน) พลังงานถูกแปลงเป็นมวลสสารและสสารต่อต้านต่อไปนี้: E = mc ^ 2) มีความเร็วการขยายตัวสูงมากเช่นไฮโดรเจนและฮีเลียมก่อตัวในอัตรา (75% H, 25% เขาและ Li น้อยมาก ) แต่ไม่มีองค์ประกอบที่หนักกว่ากล่าวว่านักวิทยาศาสตร์ความหนาแน่นลดลงอย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอ (ในเวลาไม่กี่นาทีเนื่องจากความเร็วในการขยายตัว) ในทางกลับกัน Blackhole ต้องการความหนาแน่นสูงมากในการก่อตัว

ดังนั้นมันจึงเกิดขึ้นว่าสภาวะเริ่มต้นแตกต่างจากดาราใหญ่ / ซุปเปอร์โนวาอย่างมากและนำไปสู่ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน

กล่าวว่าหลุมดำที่ถูกสร้างขึ้นโดยการล่มสลายของดาวฤกษ์มีช่องว่างด้านหนึ่งและสสารที่เคลื่อนที่ในทิศทางเดียว (ไปทางตรงกลาง) ที่อีกด้านหนึ่งจะหนาแน่นขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป

บิ๊กแบงแสดงถึงเกือบทุกสิ่งที่ตรงกันข้าม - สสารทั้งหมดล้อมรอบด้วยสสารที่มีความหนาแน่นเท่ากันและสสารทั้งหมดเคลื่อนห่างจากกันและกัน ในเอกภพที่เป็นเอกภาพเช่นนี้ไม่มีอะไรที่จะทำให้เอกพจน์ล่มสลาย

ต่อมาเมื่อความหนาแน่นและอัตราการขยายตัวลดลงมีความเป็นไปได้ของการเคลื่อนที่แบบสุ่มที่รวบรวมมวลมากพอที่จะสร้างหลุมดำได้อย่างไรก็ตามในกรณีนี้คุณอาจพูดถึงหลุมดำหลายพันล้านแห่งซึ่งตอนนี้น่าจะเป็น หลุมดำที่มีขนาดใหญ่มากนับไม่ถ้วน

ใครบอกว่ามันไม่ได้สร้างหลุมดำขนาดใหญ่

เราอาจอาศัยอยู่ในหลุมดำขนาดใหญ่ได้เป็นอย่างดี หากคุณใช้มวลที่ตั้งสมมติฐานของจักรวาลของเรากับสมการรัศมี Schwarzschild รัศมีที่เกิดขึ้นจะไม่ไกลเกินไป (ตามลำดับความสำคัญ) กับรัศมีที่สังเกตได้ของจักรวาลที่มองเห็นได้ ที่จริงแล้วสิ่งที่เราเรียกว่า "บิ๊กแบง" นั้นอาจเป็นเพียงการก่อตัวของ "หลุมดำจักรวาล" ของเราจากดาวก่อนหน้าในจักรวาลอื่น (ดังนั้นทฤษฎีของ "ลิขสิทธิ์") อย่างน้อยก็อธิบายว่าทำไมจักรวาลของเราถึงมีจำกัดแต่แสงสว่างหรือสสารไม่สามารถหนีรอดไปได้

นี่เป็นครั้งแรกที่เสนออย่างน้อย 45 ปีที่ผ่านมา ( ที่นี่ ) ฉันไม่รู้ว่าทำไมมันไม่ได้รับความนิยมมากขึ้นเพราะมันน่าสนใจมาก (ถ้าคุณอาศัยอยู่ในประเทศยากจน - ฉันเชื่อว่าวิทยาศาสตร์ควรเป็นสากลและไม่ใช่แค่เพื่อคนรวย - ฉันแนะนำให้ใช้ไซไฟฮับเหมือนที่นี่ )

คำตอบสำหรับคำถามนี้อธิบายแนวคิดด้วยรายละเอียดเพิ่มเติม