第14章 黑洞(2)[第1页/共2页]
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。
因为任何活动中的能量都会被引力波的辐射带走,以是能够预感,一个大质量物体的体系终究会趋势于一种稳定的状况。(这和扔一块软木到水中的环境相称近似:起先翻上翻下折腾了好一阵,但是跟着波纹将其能量带走,它终究安静下来。)比方,环绕着太阳公转的地球即产生引力波。其能量丧失的效应就要窜改地球的轨道,使之逐步越来越靠近太阳,最后撞到太阳上,归于一种稳定的状况。
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。
伊斯雷尔的成果只措置了由非扭转物体构成的黑洞。
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。
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。
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。
如果扭转为零,黑洞就是完美的球形,这解就和施瓦兹席尔德解一样。如果扭转不为零,黑洞在赤道四周就会鼓出去(正如地球或太阳因为扭转而鼓出去一样),而扭转得越快则鼓得越短长。由此人们猜想,如将伊斯雷尔的成果推行到包含扭转物体的景象,则任何扭转物体坍缩构成黑洞后,将最后闭幕于由克尔解描述的一个稳态。
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。