奇點 -漢語詞語

奇點

大霹靂宇宙論所追溯的宇宙演化的起點。它具有一系列奇異的性質,無限大的物質密度,無限大的壓力,無限彎曲的時空等。不少學者證明在廣義相對論的宇宙學中,"奇點"是不可避免的,均勻各向同性的宇宙是從"奇點"開始膨脹的。

  • 中文名稱
    奇點
  • 拼音
    qí diǎn
  • 英文
    singularity/singular point
  • 釋義
    奇異點,奇在此不表示奇數,而指其性質奇特,發音應為qí
  • 分類
    詞語

簡介

1970年,英國理論物理學家霍金等人提出"奇點定理",證明當把廣義相對論套用于宇宙學時,就必然會出現"奇點",不僅大尺度宇宙會出現"奇點",而且一個恆星的引力塌縮的最終結局也是"奇點"。另一些學者認為,廣義相對論中"奇點"的不可避免,可能是廣義相對論局限性的一種表現。愛因斯坦說:"人們不可假定這些方程對于很高的場密度和物質密度仍然是有效的,也不可下結論說'膨脹的起始'就必定意味著數學上的奇點。"有一種推測認為,宇宙演化的開端,也許就沒有"奇點"。例如溫伯格(Steven Weinberg, 1933- )說:"宇宙從來就沒有真正達到過無限大密度狀態。宇宙現在的膨脹可能開始于從前的一次收縮的末尾,當時宇宙的密度達到了一個非常高的,但仍然是有限的密度。"有關"奇點"所引起的爭論,涉及到了因果性、物質的可分性等哲學問題。

奇點是時空中的一點,在該處時空曲率或其他的物理量都變得無限大。

註:關于奇點的讀音目前存在爭議,"奇點"英文原詞為singularity/singular point,singular,ji是本義(單獨剩出來的),qi是引申義(與眾不同的、不合群的),根據中國大百科全書註音,讀音為"qí"。

​讀音:qí diǎn(意為奇異點,奇在此不表示奇數,而指其性質奇特,發音應為qí)

此為黑洞模擬圖

英文:singularity/singular point

物理學奇點,全稱“奇異點”物理學上一個存在又不存在的點。

空間--時間的具有無限曲率的一點,空間--時間在該處完結。愛因斯坦說,時間和空間是人們認識的錯覺。時間是因為宇宙萬事萬物的變化,讓人們產生了時間的概念。在奇點處,隨著宇宙的誕生,開始有了變化,是宇宙的開始。經典廣義相對論預言存在奇點,但由于現有理論在該處失效,也就是說不能用定量分析的方法來描述在奇點處有些什麽。

定義

若不可延拓時空中存在一條或一條以上的類似或類光的不完備測地線則稱該時空為奇性時空,不完備測地線所趨向的點即為時空奇點。

奇點

奇點 奇點

作為“宇宙學的奇點”,大多科學家認為它是宇宙產生之初,由爆炸而形成宇宙的那一點。它具有所有物質的勢能,而這種奇異點-內部結構模型圖

勢能正是由大霹靂而轉化為宇宙物質的質量和能量,,我們可以想象,奇點是沒有固定形狀的、沒有體積的不可思議的存在。作為一個宇宙的發生之初,它應該具有所有形成宇宙中所有物質的勢能,而這種勢能正是我們所言的能量,我們可以想象,能量是一種無形的東西的,所以奇點是無形的;同時我們還可以想象,在某一點上宇宙奇點的這一勢能平衡被打破,于是偶然的,能量便不斷轉換為物質,而經過若幹年而形成了我們的宇宙:物質與能量的共生體。它是存在于宇宙形成之前的“第一推動”(雖然宇宙形成之前沒有“時間”這一概念)——然而我們不能想象地出的是什麽東西引起了奇點勢能平衡的被破壞。數學上,奇點是沒有大小的“幾何點”,就是不實際存在的點,這是很令人難于理解的。令人難于理解的還有,沒有大小的奇點物質竟然是能級無限大的物質。這些是同我們現有的理論和觀念不相合的。

術語簡介

在廣義相對論中,對奇點的研究是一個重要的課題,它既是能量條件最早的套用之一,也是全局方法在廣義相對論中初試鋒芒的範例。在能量條件簡介的引言中曾經提到,廣義相對論的經典解,比如Schwarzschild 解 - 存在奇異性。這其中有的奇異性 - 比如 Schwarzschild 解中的 r=2m - 可以通過坐標變換予以消除,因而不代表物理上的奇點; 而有的奇異性 - 比如 Schwarzschild 解中的 r=0 - 則是真正的物理奇點。很明顯,在奇點研究中,真正的物理奇點才是感興趣的對象。奇點

奇點顯然就是那些時空結構具有某種病態性質 (pathological behavior) 的時空點。但稍加推敲,就會發現這種說法存在許多問題。首先,“病態性質”是一個很含糊的概念,究竟什麽樣的性質是病態性質呢?顯然需要予以精確化。其次,廣義相對論與其它物理理論有一個很大的差異, 那就是其它物理理論都預先假定了一個背景時空的存在,因此,那些理論如果出現奇點 - 比如電磁理論中點電荷所在處的場強奇點,可以明確標識奇點在背景時空中的位置。但廣義相對論描述的是時空本身的性質。因此在廣義相對論中一旦出現奇點,往往意味著時空本身的性質無法定義。另一方面,物理時空被定義為帶Lorentz 度規的四維流形,它在每一點上都具有良好的性質。因此,物理時空按照定義就是沒有奇點的,換句話說, 奇點並不存在于物理時空中。

既然奇點並不存在于物理時空中,自然就談不上哪一個時空點是奇點,從而也無法把奇點定義為時空結構具有病態性質的時空點了。但即便如此,象 Schwarzschild 解具有奇異性這樣顯而易見的事實仍然是無法否認的, 因此關鍵還在于尋找一個合適的奇點定義。如果存在不完備非類空測地線,則時空流形具有奇點。這就是多數廣義相對論文獻所採用的奇點定義。這種存在不完備非類空測地線的時空被稱為非類空測地不完備時空,簡稱測地不完備時空 (geodesically incomplete spacetime)。

術語特征

奇點究竟是什麽樣子的?對此,人們曾經嘗試給出一個直觀描述,可惜一直沒能找到一種直觀描述足以涵蓋所有可能的測地不完備性。人們曾經認為奇點的產生意味著某些幾何量(比如曲率張量) 或物理量 (比如物質密度) 發散,如果是這樣,那麽沿不完備非類空測地線運動的試驗粒子所遇到的將是趨于無窮的潮汐作用或其它發散的物理效應。Schwarzschild 奇點及大霹靂奇點顯然都具有這種性質。但細致的研究發現,並非所有的奇點都是如此。一個最簡單的反例是錐形時空:ds2 = dt2 - dr2 - r2(dθ2   sin2θdφ2) 其中 r0, 0φ。奇點

物理學家們對奇點性質所做的研究還有許多,通過這些例子,對奇點定義所包含的復雜性有了一些初步了解, 它的表述雖然簡單,卻巧妙地包含了難以完整羅列的種種復雜的時空類型。但另一方面,這個定義雖然已經具有很大的涵蓋性,卻仍不足以包含所有的奇點類型。這一點也是由 Geroch 指出的,此人在奇點定理的研究中是可以與Hawking 及 Penrose 齊名的非同小可的人物。1968 年,在提出上述反例的同一篇論文中,Geroch 給出了另外一種時空,它是測地完備的,但卻包含長度有限的不可延拓類時曲線(註意是類時曲線而非類時測地線),並且該曲線上的加速度有界。從物理上講,這意味著在這種時空中,帶有限燃料的火箭所攜帶的試驗粒子沿特定的類時曲線運動,可以在有限時間之內從時空流形中消失。顯然,這與自由下落的試驗粒子從時空流形中消失具有同樣嚴重的病態性質(事實上這裏還要多損失一枚火箭!)。因此如果認為測地不完備性意味著奇點,那麽就必須承認Geroch 的時空也具有奇點。這個反例表明, 以及多數其它文獻,所採用的測地不完備性隻是定義奇點的充分條件,而不是必要條件。也就是說,一個測地不完備的時空必定具有奇點,但反過來則不然,一個測地完備的時空未必就沒有奇點。

對奇點的另一種直觀描述是:奇點是時空中被挖去的點(或點集)。比如 Schwarzschild 奇點與剛才提到的錐形奇點是被挖去的 r=0,大霹靂奇點則是被挖去的 t=0。但這種描述如果正確的話,那麽通向奇點的所有測地線,無論類時還是類光,必定都是不完備的。換句話說,如果奇點是時空中被挖去的點(或點集),那麽它的存在將同時意味著類時測地不完備性與類光測地不完備性。上面舉出的所有例子都具有這一特點。但細致的研究表明,這一描述同樣不足以涵蓋所有的奇點。1968 年R. P. Geroch 給出了一個共形于Minkowski 時空的時空(R4,Ω2ηab), 其中共形因子Ω2 具有球對稱性,在區域 r1 恆為1,在 r=0 上滿足t2Ω→0 (t→∞)。顯然 (請讀者自行證明), 對于這樣的時空,類時測地線r=0 沿t→∞ 具有不完備性,因此這個時空流形具有類時測地不完備性。另一方面,所有類光測地線都將穿越區域r≤1 而進入平直時空,因而都是測地完備的。由此可見這一時空具有類時測地不完備性,但不具有類光測地不完備性。這個反例表明奇點並非都能理解為是從時空中被挖去的點 (或點集)。

定義方法

根據黑洞理論,黑洞中心存在一個密度與質量無限大的奇點,所以要定義黑洞之前,必須定義奇點。借用愛因斯坦的橡皮膜類比,假如一個物體的能量或者質量足夠大,它就會將橡皮膜刺出一個洞,而這個洞就很可能是說的奇點。由于已經能夠證明黑洞的存在,又確定黑洞的中心是一個奇點,這裏就從黑洞入手。很顯然,光線是無法從黑洞上面逃逸出來的,這就是說明黑洞的引力加速度和表面逃逸速度都是超光速的。現有的定理是把撞到奇點上的物質看作“消失”了,事實上,物體在接近奇點的時候會被很快的加速到光速以上,而根據以前的證明,超過光速就會跳到另外一個時空,所以根本就不用管這個可憐的物體,他和當前時空沒有關系。根據以上的推理,就可以對奇點做一個新的定義,奇點是現有時空上的一個破損點。換句話說,奇點就是時空隧道的入口,假如能忍受加速度造成的潮汐力,完全可以從這裏出去。(假如對于這一點有疑義,也可以用另外一種理解方式,也就是物質已經被轉化為能量,能量是否“超過光速”,這個問題是沒有意義的。)

討論奇點的壽命問題,假如是一個裸奇點,那麽要維持它的話所需要的能量基本上為0。由于奇點是一個破洞,所以它的質量基本為0,使用愛因斯坦的方程E=mc^2(E為能量,m為質量,c為光速),就可以得出前面的結論。這也就是說,奇點是類似于黑體的東西,它和黑體具有很多相同的性質。首先,由于絕對黑體不存在,所以假定一個封閉的盒子上面的一個小孔是黑體,同樣,剛才的假定與此類似。考慮量子效益,黑體是具有輻射的。此處必須考慮量子效應,因為大多數情況下奇點是一個量子級別的點,根據不確定性原理,很容易的可以得出奇點具有微小能量的結論,這就使得奇點具有溫度(像黑洞那樣),就具有了類似與黑體輻射的東西,這裏暫時稱為奇點能量輻射。

由于奇點的巨大吸引力,所以不會具有裸奇點,因為它很快會被物質和能量包裹起來,就形成了黑洞。由此又出現了一個新的問題,假定這種定義方式是能夠最好的描述現實情況的理論模型之一(不能說是“正確”),那麽對于一個觀測者來說,他所能觀測到的從裸露奇點所發出的奇點能量輻射很可能和理論值有一定量的出入。因為基于奇點可能連通另一個時空的假設,另一個時空的能量或輻射完全可以通過這一點進入時空中來。假如說這一效應被觀測到,就可以獲得諾貝爾獎。但很可惜,在大多數情況下,這些輻射會極為微弱(因為假設的黑洞輻射也無法被觀測到,黑洞輻射比這還要強一些),在接近3K的宇宙背景輻射中幾乎是無法被測得的。但是在接下來的所討論的特例,很可能可以粗略的測到這一現象。

以上的討論實際上都假定了奇點所連通的另一個時空的能量級別低于時空,討論其他的情況。由于這裏量子效應比較顯著,所以容易證明不可能在觀測中表現出兩個時空的能量級別相同的情況。當另外一個時空的能量級別高于時空時,那個時空的能量會進入時空,這可以被理解為白洞。可以得出推論,大多數白洞不會輻射物質。可以很容易的發現,在這種理論架構下,許多在實際觀測中的異常情況可以較為容易的解釋,如暗物質。而要對這個假說進行“證明”或證偽,要通過實際的觀測,才能確定它是否是能夠最好描述當前情況的理論模型。

主要分析

把“幾何學奇點”、“物理學奇點”套用于宇宙大霹靂理論,即是宇宙“從無到有的那一點”,這個既存在又不能描述的一點,即“宇宙大霹靂前的奇點”。

由于邊界條件隻能由宇宙外的造物主所給 定,所以宇宙的命運就操縱在造物主的手中。這就是從牛頓時代起一直困擾人類智慧的第一推動力的問題。

理論依據

按照霍金的“奇點理論”“黑洞”在“奇點”(即每平方納米的壓力達到了幾億到幾百億噸之後。奇點隻是超大型黑洞上的一個點,根據2007年1月美國VLBA天文網站NRAO觀測組織所提供的推論,所謂超大型黑洞的質量是太陽質量的幾百萬到上千萬倍,而根據太陽本身質量對于黑洞質量的推算,則超級黑洞的質量密度高達每個立方釐米幾十到上百億噸的物質密度。前蘇聯科學家在上個世紀的80年代通過計算後認為“奇點”處的物質密度高達10^45 噸,而在奇點處的面積是10^-33 平方釐米。而在“奇點”處的物質隻有10^-5 克質量,並且在這個星胎剛剛爆發的10^-35 秒的時間上,溫度達到了10^16 度(相當于1萬億億億度),並且這個時候,處在這個空間的宇宙之中隻有各種射線,如β以及γ射線等),各種“輻射”,x射線以及所謂的“反物質噴泉”等已經無法把“過剩的能量”釋放了,爆發後的溫度也許高得用今天的每秒10萬億次的電腦統計都非常困難,爆發後的10^-43 秒,在用今天的10萬億次/秒的電子電腦以及5800萬噸TNT·當量的氫彈實驗都很難描述和統計的高溫中產生了“密度仍然非常高,而且溫度也極其高”的粒子,在爆發後的一秒鍾粒子產生時的“溫度”和“密度”已經可以用地球上的10萬億次/秒的電腦進行統計,也可以用5800萬噸TNT當量的氫彈實驗,以及高能物理的中子 中子對撞機進行模擬、描述和推論了。

而不論是宇宙大爆發10^-43 秒,還是大爆發的10^-35 秒以及大爆發的1秒鍾,完全有理由認為,這個時候的宇宙膨脹速度是光速的平方,此後,宇宙一直以超光速膨脹到中子和質子出現的時候,然後,從中子和質子的出現到原子出現的10億年時間內,宇宙一直是在以光速膨脹著,並且不斷地製造著物質,這種製造過程一直到137億年後的今天還在繼續。根據史蒂芬·霍金/著,許明賢,吳忠超翻譯的《〈時間簡史〉》論述,宇宙在大霹靂之後的一秒鍾的溫度是100億度,這大概是太陽中心溫度的1000倍,相當于人類所進行的氫彈爆炸實驗。粒子繼續在原始“大霹靂”的原始第一動力下,以光速進行著撞擊和碰撞生成了(在宇宙真空中核聚變所產生的動力可以非常輕松地使粒子和物質的運動速度或者撞擊的速度達到光速的。

地球上高能粒子加速器的通路除了裝有特殊元素所組成的氣體以及同電壓非常高的磁鐵和電源相連線之外:通路一般是真空的,這樣各種粒子以及物質就‘能夠被加速到接近光的速度)“中子雲”和“質子雲”,中子雲和質子雲生成時的宇宙溫度也許仍然相當高,中子和質子的生成也許花費了幾千萬年到上億年的時間;這個時候宇宙的膨脹速度也許仍然相當于30萬公裏/秒,否則按照愛因斯坦的E=MC^2 的公式,原子是無法在膨脹的宇宙之中通過中子和質子的碰撞而生成的。也許這些仍然具有極其高溫度和能量的的中子雲、質子雲在“撞擊”與“磨擦中”繼續進行著“爆炸與收縮以及能量的大量釋放”,非常類似于人類所進行的“氫彈實驗”,英國天文物理科學家霍金認為:“奇點”爆發後的10億年原子生成了。原子產生成後的宇宙溫度也許下降到了-270度左右。根據《德國之聲——科學與技術節目》(俄語)的報道 ,英國天文科學家馬麗在通過長期的對于星系中心的觀察後認為,星系的中心一般是空的,溫度比宇宙的平均溫度都還要低。(科學家們之所以認為宇宙大爆發之後,過了許多時間,在真空之中充滿了中子 質子,這是通過核試驗與核聚變實驗以及對于恆星和宇宙射線的長期觀察所得出來的結論。

科學家們發現太陽不僅僅發射出大量的紫外線和中微子而且還發射出非常大量的高能量的質子以及電磁粒子,而早在上個世紀的初期英國科學家盧瑟福和他的助手就通過用a粒子轟擊原子核而發現了質子,在上個世紀的30年代,德國物理科學家海森堡認為:原子核之中的中子和質子是可以交換電子而結合在一起的,質子在得到了一個電子之後就變成了中子,而中子在失去了一個電子之後就變成了質子。1932年,盧瑟福的學生查裏威用a粒子去轟擊鈹的原子核時候發現了一種不帶電的粒子,這就是中子。中國科學家在上個世紀的70年代通過實驗後指出,所謂的a粒子就是核子小集團,它們由2個中子 2個質子所組成。而在2007年1月,中國科學院院士葛昌純在研究可控式核聚變的材料時指出:氘和氚核聚變產生大量的中子和a粒子,以及電磁輻射等。由于實驗室的實驗結果同天文物理科學家們對于太陽輻射性質的觀測和實驗結果是完全一致的,所以,可以非常肯定地認為太陽能量的來源是核聚變)。

宇宙演化

從奇點到奇點

宇宙的浩瀚,無法用語言描述,而《時間簡史:從大霹靂到黑洞》又為它增添了一層又一層的神秘,當然也為霍金追求終極真理的頑強靈魂深深折服。他的人格魅力,就如黑色宇宙中的藍巨星一樣散發出活力與智慧的光芒。

早在祖先伏羲就開始對了宇宙的研究,直到1905年西方的愛因斯坦創發表了廣義相對論。宇宙的對科學家的誘惑從未間歇過。

追溯到過去,估計在141億年左右,“四大皆空”都“無”,發生了一樁開天闢地的大事,一個體積極小、溫度極高、密度極大的奇點爆炸了,而這個小小的奇點使宇宙誕生了。

在經典廣義相對論的架構裏,證明在很一般的條件下,空間——時間一定存在奇點,奇點可以看成空間時間的邊緣或邊界。隻有給定了奇點處的邊界條件,才能由愛因斯坦方程得到宇宙的演化,但是宇宙的邊界隻有造物主知道,許多科學家曾為之廢寢忘食。

霍金為解釋了這個問題,他認為宇宙的量子態是處于一種基態,空間——時間可看成有限無界的四維面,正如地球的表面一樣,隻不過多了兩個維數而已。宇宙中的所有結構都可歸結于量子力學的測不準原理所允許的最小起伏。從一些簡單的模型計算可得出和天文觀測相一致的推論,如星系、恆星等等的成團結構,大尺度的各向同性和均勻性,空間——時間的平性,即空間——時間基本上是平坦的,並因此才使得星系乃至生命的發展成為可能,還有時間的方向箭頭等等。霍金的量子宇宙論使對宇宙有了系統的研究。

在這之前,科學家都一致認為,在引力吸引下,宇宙必須在膨脹或者在收縮。按照廣義相對論,宇宙在過去某一時刻必須有一無限密度的狀態,亦即大霹靂,這是時間的有效起始。類似地,如果整個宇宙坍縮,在將來必有另一個無限密度的狀態,即大擠壓,這是時間的終點。即使整個宇宙不坍縮,在任何坍縮形成黑洞的局部區域裏都會有奇點。這些奇點正是任何落進黑洞的人的時間終點。在大霹靂或其他奇點,所有定律都失效,這個問題仍未得到解決。

當將量子力學和廣義相對論相結合,似乎產生了以前從未有過的新的可能性:空間和時間一起可以形成一個有限的、四維的沒有奇點或邊界的空間,這正如地球的表面,但有更多的維數。看來這種思想能夠解釋觀察到的宇宙的許多特征,諸如它的大尺度一致性,還有像星系、恆星甚至人類等等小尺度的對此均勻性的偏離。它甚至可以說明觀察到的時間的箭頭。但是如果宇宙是完全自足的、沒有奇點或邊界、並且由統一理論所完全描述,那麽就又怎麽去統一宇宙間的資料呢?

科學變得對哲學家,或除了少數專家以外的任何人而言,過于技術性和數學化了,哲學家如此地縮小他們的質疑的範圍,以至于維特根斯坦說道:“哲學僅餘下的任務是語言分析。”這是從亞裏士多德到康德以來哲學的偉大傳統的何等的墮落!

然而,確實發現了一套完整的理論,它應該在一般的原理上及時讓所有人(而不僅僅是少數科學家)所理解。那時,所有人,包括哲學家、科學家以及普普通通的人,都能參加為何宇宙存在的問題的討論。一個人的努力卻總不能敵過無數人的一個偶然的成功。如果對此找到了答案,則將是人類理智的最終極的勝利。

霍金認為他一生的貢獻是,在經典物理的架構裏,證明了黑洞和大霹靂奇點的不可避免性,黑洞越變越大;但在量子物理的架構裏,他指出,黑洞因輻射而越變越小,大霹靂的奇點不但被量子效應所抹平,而且整個宇宙正是起始于此。但這些都對普通人並不那麽的重要,能夠看懂了科學家的理論,盡管不能盡懂,那也許是霍金對無數普通人帶來的真正意義。

幾何學奇點

“幾何意義上的奇點”,也是無限小且不實際存在的“點”。可以想象一維空間(如線),或二維空間(如面),或三維空間,當它無限小時,取極限小的最後的一“點”,這一個不存在的點,即奇點。

附1、物理學上,奇點也用于描述黑洞中心的情況。此時因為物質密度極高,空間無限大的壓縮彎曲,物質壓縮在體積非常小的點,此時此刻的時空方程中,就會出現分母無窮小的描述,因此物理定律失效。而天體物理學概念上便認為奇點是宇宙生成前的那一狀態(即大霹靂前的“能量匯集之處”。)。

附2、“幾何學奇點 ”,加上時間一維,就是四維“空間”,即有了“物理學意義的奇點”。

附3、把“幾何學奇點”、“物理學奇點”套用于宇宙大霹靂理論,即是我們宇宙“從無到有的那一點”,這個既存在又不能描述的一點,即“宇宙大霹靂前的奇點”。

一般認為,愛因斯坦的廣義相對論是用于描述宇宙演化的正確的理論。在經典廣義相對論的架構裏,霍金和彭羅斯證明了,在很一般的條件下,空間-時間一定存在奇點,最著名的奇點即是黑洞裏的奇點以及宇宙大霹靂處的奇點。在奇點處,所有定律以及可預見性都失效。對于奇點的解釋,量子論顯然比相對論有效,已經取得了一些成果,但更完備量子物理學理論還任重而道遠。

數學奇點

數學上,一個奇點通常是一個當數學物件上被稱為未定義的點,或當它在特別的情況下無法完序,以至于此點出現在于異常的集合中。諸如導數。參見幾何論中一些奇點論的敘述。舉例:方程式

實數中當某點看似 趨近 至 ±∞ 且未定義的點,即是一奇點x= 0。方程式g(x) = |x|(參見絕對值)亦含奇點x= 0(由于它並未在此點可微分)。同樣的,在y=x有一奇點(0,0),因為此時此點含一垂直切線。

一個代數集合在(x,y)維度系統定義為y= 1/x有一奇點(0,0),因為在此它不允許切線存在。

引力奇點(Gravitational singularity?)是大霹靂宇宙論所說到的一個“點”,即“大霹靂”的起始點。該理論認為宇宙(時間-空間)是從這一“點”的“大霹靂”後而膨脹形成的。奇點是一個密度無限大、時空曲率無限高、熱量無限高、體積無限小的“點”,一切已知物理定律均在奇點失效。

我們熟知的物理學定律失效的地點。奇點一般被看成點,但原則上它們可以取一維的線或甚至二維的膜的形式。按照廣義相對論的方程式,隻要形成了一個無自轉的史瓦西黑洞,該黑洞視界內部的物質必然在引力作用下塌陷成一個密度無窮大的點,即奇點(見彭洛斯,羅傑)。宇宙從大霹靂開始的均勻膨脹就是這種黑洞坍縮的鏡像反轉,意味著宇宙誕生在一個奇點中。

在以上兩種情況下,方程式都沒有考慮量子理論。當我們處理的物體小于普朗克長度,或時間短于普朗克時間時,已知的物理學定律,包括廣義相對論,看來真會失效。這意味著,在那樣的尺度上,合情合理的構想將是,向奇點坍縮的物質受到量子過程的影響,有可能‘反彈’而轉為向外膨脹到另一組維度中去。有入主張,大霹靂‘奇點’實際上就是這樣一種反彈。

加州理工學院的理論物理學教授基普·桑尼把量子奇點說成是引力將空間和時間彼此‘分離’的地方,然後再將時間概念和空間明確性一一破壞,留下來的是一個任何東西都可能從中出現的‘量子泡沫’(《黑洞和時間翹曲》476-477頁):奇點——尤其是與自轉黑洞裸奇點(如果存在的話)相關聯的奇點有可能容許實現時間旅行

同名遊戲

遊戲名稱:Singularity    中文名稱:奇點

奇點Singularity奇點Singularity

遊戲發行:Activision  遊戲製作:Raven Software  遊戲語種:英文

遊戲類型:第一人稱射擊

發行日期:2010年6月29日

遊戲介紹

如果我們有一個可以把時間放慢,甚至讓其定格的工具,會發生什麽事情?對于《奇點(Singularity)》中的男主角來說,那會是一個非常好的戰鬥武器。

遊戲的最新預告片中就為我們展示了獨特的“死亡之鎖(Deadlock)”功能。男主角可以製造出一個小範圍的能量場,並使該能量場中的時間變慢。這樣,敵人就會定格,主角就可以很輕易地至敵人于死地。該功能也可以用來對付敵人的攻擊,當時間放慢後,子彈的速度也會放慢,主角就可以輕易地躲過敵人的火力攻擊。

故事背景

1949年,鐵幕之後。蘇聯最高當局已掌握兩種超級武器:彈道飛彈和核子彈。但即便是失去人身自由的德國科學家幫助蘇聯人實現了彈道飛彈核武化,蘇軍仍面臨來自美國戰略空軍司令部的威脅,蘇聯人迫切需要一種能取得絕對優勢地位的先進科技以確保國土安全和國家霸權。

轉機來自于一種神秘物質:99號元素(E99)。在遠離堪察加半島一個荒無人煙的小島上,蘇聯科學家發現了這種以前不為人知的新材料。

鑒于這種新元素會產生一種尚無法界定的放射性沾染,開發以E99為能量源的新式反應器要冒很大風險,但這對蘇聯人來說可以忽略不計。1950年9月21號,一名叫Barisov的蘇聯科學家擅自啓動E99能源裝置,造成波及全島的放射性災難。

接下來的故事無人知曉,據傳斯大林臨死前曾寫下一份涉及卡托加-12(katorga-12)隔離區的手令,小島和隔離區的秘密與這位喬治亞大胡子一起被埋葬。時光冉冉,轉眼到了2010年。西方情報組織確認俄羅斯聯邦境內有不正常的輻射波動,當時卡托加-12早已淡出人們的視線,大家隻想到這會不會是另一起切爾諾貝利甚至更大規模的事故。于是,美國人進行了一次秘密空中偵察,他們想探知真相請關註新作的發行。

配置要求

最低配置需求

處理器:Intelreg; Pentiumreg; D Dual Core processor(奔騰D雙核), AMD Athlon? X2 4800  processor

頻率需求

2.8GHz

作業系統支持:

Windows XP,Windows Vista,Windows 7

記憶體需求

1GB RAM

顯示卡

256MB顯存 兼容DirectX 9.0cNVIDIA GeForce 8800 GT 或者ATI Radeon X1800 video cards (下列顯示卡不支持請註意:NVIDIA GeForce 8400,9400,ATI Radeon X1800 GTO,HD2400,HD2600 和 HD3450 顯示卡)

音效卡

16-位 DirectX 9.0c兼容音效卡

支持附屬檔案

Xbox 360手柄

劇情翻譯

基本尊重原文,本文對遊戲劇情前中後都有比較明晰的闡述,譯者在遊戲過程中由于未料到遊戲情節的復雜性,所以未細心註意情節,隻為爽快,迅速通關,對劇情前後不是了解非常詳細,看了論壇裏killmjy的解釋,終于了解了大概,但更想看看權威的說法,于是找來國外百科解釋,不敢獨享,特翻譯過來給大家。

50年代,冷戰前期,美國依靠核能源作為支配力量。于是,斯大林命令科學家研究核領域。然後,在一個小島,Kamchatka,被稱作Katorga-12,科學家發現Element-99,盡管非常不穩定,是一個強大能力來源。研究直到1955年,小島被神秘事故摧毀--奇點爆炸。政 府隱藏了真相。

2010年,一個來自K島的突然的電磁風暴摧毀了某美國間諜衛星。一個黑色行動小組被調查這個推測本無人居住的小島,但是第二波風暴摧毀了他們的直升機。2人生存,Nate Renko(譯者註:玩家控製者)進入了這個廢棄的科研所。然後他暴露在一個奇特的能力波下,進入1955年,K島在大火中,不過還未摧毀。

Renko救下了Demichev後回到2010年,發現小島某些地方發生了改變,並遭到暴力生物侵襲。他不得不穿過學校,與Devlin,另一個生存者匯合。2個人同時被俄國軍隊抓住,並被詢問TMD,Devlin在聲明他們的行為不合法時被殺。

Renko被一個叫Kathryn的女人救下,後來解釋是她為一個叫MIR-12的組織工作。MIR-12發現是兩個科學家研究E-99。就是Barisov和Demichev。Barisov據說是在一個實驗事故死掉,所以隻留下Demichev來研究這個新元素。TMD進而被發明。後來被揭示的是:MIR-12發現了一本日志,說隻有一個人可以拯救時間,這個人就是Renko。Kathryn告訴Renko去找到TMD並用它回到過去,救下Barisov。Renko成功救下他回到2010年。

Barisov和Renko計畫在事故將大部分居民變異前通過使用E-99炸彈倒轉奇點修復歷史,Renko使用TMD修復了名為“Pearl(譯者註:珍珠)”的船獲取了其中的E-99炸彈。Kathryn在任務中死去但Renko還是成功了。

炸彈缺少最重要的E-99核心,于是Renko必須將核心帶到Cooker:一個巨大的曾創造出E-99同位素的建築。2010年的Cooker被摧毀了,所以Renko回到過去使用它。Renko在1955年為炸彈充能,卻過載了Cooker系統,僅在Cooker爆炸前幾秒回到了2010(可能這就是使K島夷為平地(譯者註:此處原文使用的是level)的事故的原因)。他與Barisov打入K島核心。Renko回到過去,用充能好的E-99摧毀了設備。

當Renko回到2010年,發現什麽都沒有改變,設備依舊完好。他發現Demichev抓住了Barisov並將他做為人質。Demichev指出他在Renko摧毀了設備後又重建了一個。Renko開槍打了Demichev,救下Barisov,Barisov終于明白Renko才是整個問題所在,當他在最開始救下Demichev時,改變了歷史。Demichev也指出當Renko救他的時候,另一個Renko在嘗試阻止他。Demichev提出巨大的報酬,給他無限的權力,換取TMD。Barisov抗議說Renko應該回到過去殺死自己才能把歷史還原。

玩家有多個選擇,導致3個結局:殺左,殺右,全殺,或回到過去,殺死自己。

殺Barisov:他加入Demichiv力量,訓練K島上的變異者作為先鋒,統治了大部分世界。但他發現Renko具有更大的力量,于是在前美國開展了新的武器研究來防備Renko,新的冷戰開始,Demichiv與Renko各為一方。

全殺:Renko離開K島,留下整個世界陷入混亂。公眾認為由于Renko帶著TMD離開,他的存在成為了一個謎。奇點幾年後再次爆發,並摧毀了俄國的東海岸,阿拉斯加的西海岸。K島的變異者逃到俄國大陸造成巨大破壞。一個新的領袖在前美國誕生,充滿進攻性,強權手段統治世界。遊戲中的片段及敘述強烈暗示這個領袖就是Renko。

殺Demichev:Barisov認為Renko應該回到過去,殺死正在救Demichev的自己(玩家也可以直接回到過去,而不殺任何一個人)。敘述回到美國小隊到K島來調查,遊戲幕後介紹由俄文顯示出來,Devilin(譯者註:另一個隊友)說這個任務什麽都沒有發生,來到這個島就是浪費時間。直升飛機飛過開頭介紹的雕像,現在卻變成帶著TMD的Barisov。Renko好像回想起一些記憶,因為遊戲中他在看到雕像時看了下左手。Renko與Devilin的任務被取消,而Devlin稱Renko為“同志”,暗示Barisov在K島災難中存活下來,並用TMD統一世界于蘇聯。

片尾後畫面:瀕死的Kathryn從1955年的Pearl船廢墟中浮上水面,把自己藏入一個辦公室。她用最後的力量,寫下MIR-12日記。

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