“奇点是宇宙中空间、时间和物质被挤压和拉伸至不存在的区域，”研究合著者之一、英国杜伦大学博士后研究员罗比·亨尼格通过电子邮件告诉趣味科学网站，“这是一个非常要紧的问题，因为如果奇点真的存在于我们的宇宙中，那对科学来说将是灾难性的。”

他继续说：“我们不能再使用物理方程来从过去和现在预测未来。出于这些原因，大多数业界科学家认为奇点不是物理现象，而是告诉我们，广义相对论必须用更完善的理论来取代，以描述奇点附近的宇宙。”

自1915年提出以来，广义相对论在解释天体物理和宇宙学现象方面取得了显著的成功，其中包括黑洞的形成、中子星的结构以及宇宙的大尺度结构和演化。

然而，该理论也有根本的局限性。它与量子力学不相容，量子力学控制着最小尺度上粒子的行为，而且还预测了黑洞中心和大爆炸时的奇点——密度无限的点。

为了解决这个问题，研究人员使用了一种称为量子引力的概念，该概念通常用于将爱因斯坦的广义相对论与量子力学统一起来，量子力学预测了空旷空间中粒子的连续产生和湮灭，以及包括引力在内的所有领域的永久波动。这项2月发表在《物理快报B》杂志上的最新研究称，在极高的能量或极小的距离下，广义相对论方程应该通过一系列无限附加项加以修正。

亨尼格说：“在量子引力中，人们考虑了与时空曲率相关的系统能量和动量方程的所有修正，这些修正与已知的物理原理一致。不同的量子引力研究方法会对方程中的不同项赋予不同的重要性，但它们都表明爱因斯坦的方程需要改进。”

通过将这些修改纳入计算中，研究人员研究了黑洞在这个修订框架下的表现。他们的研究结果表明，当加入无限多的新项时，奇点就会消失。黑洞的核心不再是一个密度无限大的点，而是变成了一个高度弯曲但规则的时空区域。

尽管新模型从数学上解决了奇点问题，但科学理论最终必须通过观察进行检验。研究人员承认，要直接证实他们的想法是一项重大挑战。

该研究合著者之一、巴塞罗那大学博士后研究员巴勃罗·卡诺在电子邮件中告诉趣味科学网站说：“奇点的缺失本身很难通过实验进行检验，因为它发生在黑洞内部，或者在宇宙的最初阶段。但我们可以寻找能解决奇点问题的理论的特征。”

卡诺补充道：“我们考虑的广义相对论的修正在更强的引力场中会变得更大，但在其他情况下则非常小。这意味着，例如，来自黑洞(那里的引力场比太阳系中的要强得多)碰撞的引力波提供了一种寻找这些影响的方法。”

另一个有希望的途径是研究早期宇宙。如果这种修正后的引力理论影响了宇宙膨胀(大爆炸后的快速膨胀)，这些变化的证据可能会印在原始引力波中。未来针对这些信号的实验将有助于检验该理论的有效性。

此外，还需要进一步的理论研究来确定无奇点黑洞是否可以通过引力坍缩自然形成，以及该团队的方法是否适用于其他类型的奇点，例如与大爆炸相关的奇点。

另一位该研究的合著者、巴塞罗那大学研究员巴勃罗·布埃诺说：“我们最近的研究表明，在这一框架内，某种物质的坍缩会导致这些常规黑洞的形成。我们想在更普遍的假设下检验这一点。这可能会在其他领域产生有趣的特征，例如弹跳宇宙学的明确模型，在其中通常的大爆炸场景被一系列永无止境的膨胀和收缩阶段所取代。”