第14章 黑洞(2)[第1页/共2页]

1970年，我在剑桥的一名同事和研讨生同窗布兰登・卡特为证明此猜想跨出了第一步。他指出，假定一个稳态的扭转黑洞，正如一个自旋的陀螺那样，有一个对称轴，则它的大小和形状，只由它的质量和扭转速率决定。然后我在1971年证了然，任何稳态的扭转黑洞确切有如许的一个对称轴。最后在1973年，在伦敦国王学院任教的大卫・罗宾逊操纵卡特和我的成果证了然这猜想是对的：如许的黑洞确切必须是克尔解。如许，在引力坍缩以后，一个黑洞必须终究演变成一种能够扭转，但是不能搏动的态。别的，它的大小和形状，只决定于它的质量和扭转速率，而与坍缩构成黑洞的本来物体的性子无关。此成果因以下一句格言而众所周知：“黑洞没有毛。”“无毛”定理具有庞大的实际首要性，因为它极大地限定了黑洞的能够范例。是以，人们能够制造能够包含黑洞的工具的详细模型，再将此模型的预言和观察比拟较。因为在黑洞构成以后，我们所能测量的只是有关坍缩物体的质量和扭转速率，以是“无毛”定理还意味着，有关这物体的非常大量的信息，在黑洞构成时丧失了。下一章我们将会了解这个意义。

此体系由两个相互环绕着公转的中子星构成，因为引力波辐射，它们的能量丧失，使它们相互沿着螺旋线轨道靠近。J・H・泰勒和R・A・荷尔西因为对广义相对论的这一证明获得1993年的诺贝尔奖。约莫3亿年后它们将会碰撞。它们在碰撞之前，将会公转得这么快速，发射出的引力波，足以让像LIGO如许的检测器领遭到。

1963年，新西兰人罗伊・克尔找到了广义相对论方程的描述扭转黑洞的一族解。这些“克尔”黑洞以恒常速率扭转，其大小与形状只依靠于它们的质量和扭转的速率。

广义相对论预言，活动的重物会导致引力波的辐射，那是以光的速率行进的空间曲率的波纹。引力波和电磁场的波纹光波附近似，但是要探测到它则困难很多。引力波引发邻近自在落体之间间隔的非常藐小的窜改，由此能够察看到它。在美国、欧洲和日本正在制作一些检测器，将把十万亿亿（1前面跟21个0）分之一的位移，或者把在10英里间隔中的比一个原子核还小的位移测量下来。

但是，加拿大科学家威纳・伊斯雷尔（他生于柏林，在南非长大，在爱尔兰获得博士学位）在1967年使黑洞研讨产生了完整的窜改。伊斯雷尔指出，按照广义相对论，非扭转的黑洞必须是非常简朴的；它们是完美的球形，其大小只依靠于它们的质量，并且任何两个如许的同质量的黑洞必须划一。究竟上，它们能够用爱因斯坦的特解来描述，这个解是在广义相对论发明后不久的1917年被卡尔・施瓦兹席尔德找到的。开初很多人，此中包含伊斯雷尔本人，以为，既然黑洞必须是完美的球形，一个黑洞只能由一个完美球形物体坍缩构成。是以，任何实际的恒星――向来都不是完美的球形――只会坍缩构成一个裸奇点。

就像光一样，引力波带走了发射它们的物体的能量。

事件视界，也就是时空中不成逃逸地区的鸿沟，其行动如同环绕着黑洞的单向膜：物体，比方粗心的航天员，能通过事件视界落到黑洞里去，但是没有任何东西能够通过事件视界而逃离黑洞。（记着事件视界是诡计逃离黑洞的光在时空中的途径，并且没有任何东西能够比光行进得更快）。人们能够将墨客但丁针对天国入口所说的话恰到好处天时用于事件视界：“从这里出来的人必须丢弃统统但愿。”任何东西或任何人，一旦进入事件视界，就会很快地达到无穷致密的地区和时候的起点。