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。

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。

但是，对于伊斯雷尔的成果，一些人，特别是罗杰・彭罗斯和约翰・惠勒倡导一种分歧的解释。他们论证道，牵涉恒星坍缩的快速活动表白，其开释出来的引力波使之越来越靠近于球形，到它闭幕于静态的时候，就变成精确的球形。遵循这类观点，任何非扭转恒星，不管其形状和内部布局如何庞大，在引力坍缩以后都将闭幕于一个完美的球形黑洞，其大小只依靠于它的质量。这类观点获得进一步计算的支撑，并且很快就被大师接管。

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。

在地球和太阳的景象下，能量丧失率非常小――约莫只能扑灭一个小电热器。这意味着要用约莫1000亿亿亿年地球才会撞到太阳上，没有需求当即为之担忧！地球轨道窜改极其迟缓，底子观察不到。但几年之前，在称为PSR1913+16（PSR表示“脉冲星”，一种特别的发射出射电波法则脉冲的中子星）的体系中观察到这同一效应。