第13章 黑洞(1)[第1页/共4页]

罗杰・彭罗斯和我在1965年和1970年之间的研讨指出，按照广义相对论，在黑洞中必定存在密度和时空曲率无穷大的奇点。这和时候开端时的大爆炸相称近似，只不过它是一个坍缩物体和航天员的时候起点罢了。在此奇点，科学定律和我们预言将来的才气都崩溃了。但是，任何留在黑洞以外的察看者，将不会遭到可预感性见效的影响，因为从奇点解缆的，不管是光还是任何其他信号，都不能达到他那儿。这个不凡的究竟导致罗杰・彭罗斯提出了宇宙监督假想，它能够被意译为：“上帝仇恨裸奇点。”换言之，由引力坍缩所产生的奇点只能产生在像黑洞如许的处所，它在那边被事件视界面子地遮住而不被外界瞥见。严格地讲，这就是所谓弱的宇宙监督假想：它使留在黑洞内里的察看者不致遭到产生在奇点处的可预感性崩溃的影响，但它对那位不幸落到黑洞里的不幸的航天员倒是爱莫能助。

1783年，剑桥的学监约翰・米歇尔在这个假定的根本上，于《伦敦皇家学会哲学学报》上颁发了一篇文章。

1928年，一名印度研讨生――萨拉玛尼安・昌德拉塞卡――乘船来英国剑桥跟英国天文学家兼广义相对论家阿瑟・爱丁顿爵士学习。（据记录，在20世纪20年代初，有一名记者奉告爱丁顿，说他传闻天下上只要三小我能了解广义相对论。爱丁顿停顿了一下，然后答复：“我正在想这第三小我是谁？”）在从印度来英国的旅途中，昌德拉塞卡算出了在耗尽统统燃料以后，多大的恒星仍然能够对抗本身的引力而保持本身。这个思惟是说：当恒星变小时，物质粒子相互靠得非常近，而遵循泡利不相容道理，它们必须有非常分歧的速率。这使得它们相互散开并诡计使恒星收缩。是以，一颗恒星可因引力的吸引和不相容道理引发的架空达到的均衡，而保持其半径稳定，正如同在它的生命的初期引力被热均衡一样。

实际上，它们好久今后才被探测到。

但是我们信赖，在宇宙中存在大很多的天体，比方星系的中间地区，它们遭遭到引力坍缩而产生黑洞；一名在如许的物体上面的航天员在黑洞构成之前不会被扯开。究竟上，当他达光临界半径时，不会有任何非常的感受，乃至在通过永不回返的那一点时，都没重视到它。但是，跟着这地区持续坍缩，只要在几个钟头以内，感化到他头上和脚上的引力之差会变得如此之大，乃至于再将其扯破。

几年以后，法国科学家拉普拉斯侯爵明显单独地提出了和米歇尔近似的看法。非常风趣的是，拉普拉斯只将此观点归入他的《天下体系》一书的第一版和第二版中，而在今后的版本中将其删去；或许他以为这是一个笨拙的看法。（另有，光的微粒说在19世纪变得不时髦了；仿佛统统都能够以颠簸实际来解释，而遵循颠簸实际，不清楚光究竟是否遭到引力的影响。）究竟上，因为光速是牢固的，以是在牛顿引力论中将光近似炮弹那样措置不很调和。（从空中发射上天的炮弹被引力减速，最后停止上升并折回空中；但是，一个光子必须以稳定的速率持续向上，那么，牛顿引力如何影响光呢？）直到1915年爱因斯坦提出广义相对论，才获得引力如何影响光的调和度论。乃至又过了很长时候，人们才了解这个实际对大质量恒星的含义。

为了了解黑洞是如何构成的，我们起首需求了解恒星的生命周期。开初，大量的气体（绝大部分为氢）受本身的引力吸引，而开端向本身坍缩而构成恒星。当它收缩时，气体原子越来越频繁地以越来越大的速率相互碰撞――气体的温度上升。最后，气体变得如此之热，乃至于当氢原子碰撞时，它们不再弹开而是聚合构成氦。如同一个受控氢弹爆炸，反应中开释出来的热使得恒星发光。这附加的热又负气体的压力降低，直到它足以均衡引力的吸引，这时气体停止收缩。这有一点像气球――内部气压试图负气球收缩，橡皮的张力试图负气球收缩，它们之间存在一个均衡。从核反应收回的热和引力吸引的均衡，使恒星在很长时候内保持这类均衡。但是，恒星终究会耗尽它的氢和其他核燃料。貌似大谬，实在不然的是，恒星初始的燃料越多，它则被越快燃尽。这是因为恒星的质量越大，它就必须越热才足以抵当引力。而它越热，它的燃料就被耗得越快。我们的太阳大抵充足再燃烧50多亿年，但是质量更大的恒星能够在1亿年这么短的时候内哄尽其燃料，这个时候标准比宇宙的春秋短很多了。当恒星耗尽了燃料，它开端变冷并收缩。随后产生的环境只要比及20世纪20年代末才初次被人们了解。