当一颗大质量恒星耗尽其燃料时，它会在自身的引力下坍缩，最终在空间中形成一个物质密度任意高的区域，即所谓的奇点。在奇点上，普通的物理定律都将失效。如果这个奇点被事件视界包围，就形成了黑洞。
事件视界：一个有去无回的边界，任何东西（包括光）一旦进入这个边界都无法逃脱。
但是，如果事件视界并没有形成呢？事实上，爱因斯坦的广义相对论的确预言了这种可能性，宇宙中存在着没有隐藏于事件视界之内的奇点，称为裸奇点。
△ 左侧：黑洞；右侧：裸奇点。虚线代表了黑洞的事件视界，箭头代表光的传播方向。在黑洞的情况中，由于事件视界的存在，所有的光线最终会止于奇点。但是，光线则可能从裸奇点的附近逃脱。（图片来源：Sudip Bhattacharyya、Pankaj Joshi）
虽然爱因斯坦方程中存在着裸奇点的解，但是关于它们是否真实存在一直存在着争议。罗杰·彭罗斯就提出过宇宙审查假说：“自然憎恨裸奇点”。彭罗斯认为裸奇点（除了大爆炸）在现实宇宙中是无法存在的。此外，2017年3月30日发表于《物理评论快报》的一项最新研究中也指出【1】，如果通过某种邪恶的方式，在空间中创造出一个裸奇点，它会很快的就停止存在。因为量子效应会迫使裸奇点迅速成为一个黑洞。
接下来我们假设裸奇点确实存在于宇宙之中。那么一个重要的问题是，要如何在观测上区分一个裸奇点和一个黑洞？
爱因斯坦的理论预言了一个有趣的效应：一个处于转动状态的物体会对其周围的时空产生拖曳的现象，被称为参考系拖曳。这个效应会导致陀螺仪自旋，以及使围绕着这些天体的粒子轨道产生进动。
△ 陀螺仪的进动。（图片来源：Wikipedia）
来自印度孟买塔塔基础研究机构（TIFR）的一个科研团队宣称他们找到了一个新的方法来探测裸奇点。他们认为如果把一个陀螺仪放在旋转黑洞或裸奇点的附近，陀螺仪的进动频率就可以用来识别该旋转物体。
如果有一个宇航员能够记录靠近旋转物体的两个固定点上的陀螺仪的进动频率，就会观测到两种可能性：
陀螺仪的进动频率会变的任意大，也就是说陀螺仪的行为会有疯狂的改变；
进动频率改变很小的量，陀螺仪的行为就会跟平常一样。
情况(a)就意味着旋转物体是黑洞，而在(b)的情况中，旋转物体则是裸奇点。
事实上，TIFR团队指出，围绕着黑洞或裸奇点的陀螺仪进动频率跟事件视界的频率相关。无论从任何方向， 一个自旋的陀螺仪在靠近黑洞的事件视界时都会表现的越来越“疯狂”，它会进动的越来越快，并且没有限制。但是，在裸奇点的情况中，进动频率只有在赤道平面时才会变的任意大，而在任何其它平面上都是正常的。
△ 艺术图：在黑洞周围的物质会形成吸积盘，并且辐射出X-射线。（图片来源：NASA/JPL-Caltech）
TIFR团队也指出，落入旋转黑洞或裸奇点的物质的轨道进动也可以用来区分这些奇异的天体。这是因为轨道平面进动频率会随着物质靠近旋转黑洞而增加，但是对于一个旋转的裸奇点，这个频率就会减少甚至为零。这就意味着我们可以在现实中区分黑洞和裸奇点，这是因为落入旋转黑洞或裸奇点的物质会辐射出X-射线，而X-射线的波长可以用来测量进动频率。
【1】https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.131102
【2】https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.95.044006
【3】https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.95.084024
【4】https://phys.org/news/2017-04-singularity-extreme-universe.html
文 / Zwicky
