首页 > 时间简史 > 第13章 黑洞(1)

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广义相对论方程存在一些解,我们的航天员在这些解中能够看到裸奇点:他或许能制止撞到奇点上去,相反地穿过一个“虫洞”来到宇宙的另一地区。看来这给在时空内的观光供应了大的能够性。但是不幸的是,统统这些解仿佛都是非常不稳定的;最小的滋扰,比方一个航天员的存在就会使之窜改,乃至于他还没能看到此奇点,就撞上去而闭幕了他的时候。换言之,奇点总产生在他的将来,而毫不会产生在他的畴昔。宇宙监督假想强的版本是说,在一个实际的解里,奇点老是要么全部存在于将来(如引力坍缩的奇点),要么全部存在于畴昔(如大爆炸)。我激烈地信赖宇宙监督,如许我就和加州理工学院的基帕・索恩和约翰・普勒斯基尔打赌,以为它老是建立的。因为找到了一些解的例子,在非常远处能够看得见其奇点,以是我在技术的层面上输了。如许,我必须遵循协约还清赌债,也就是必须把他们的暴露粉饰住。但是我能够宣布道义上的胜利。这些裸奇点是不稳定的:最小的滋扰就会导致这些奇点消逝,或者躲到事件视界前面去。以是它们在实际景象下不会产生。

实际上,它们好久今后才被探测到。

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。

另一方面,质量比昌德拉塞卡极限还大的恒星在耗尽其燃料时,会呈现一个很大的题目。在某种景象下,它们会爆炸或设法抛出充足的物质,使它们的质量减小到极限之下,以制止灾害性的引力坍缩。但是很难令人信赖,不管恒星有多大,这总会产生。如何晓得它必然丧失重量呢?即便每个恒星都设法落空充足多的质量以制止坍缩,如果你把更多的质量加在白矮星或中子星上,以使之超越极限,将会产生甚么?它会坍缩到无穷密度吗?爱丁顿为此感到震惊,他回绝信赖昌德拉塞卡的成果。爱丁顿以为,一颗恒星是底子不成能坍缩成一点的。这是大多数科学家的观点:爱因斯坦本身写了一篇论文,宣布恒星的体积不会收缩为零。其他科学家,特别是他之前的教员,恒星布局的首要权威――爱丁顿的敌意使昌德拉塞卡放弃了这方面的事情,而转去研讨诸如恒星团活动等其他天文学题目。但是,他之以是获得1983年诺贝尔奖,起码部分启事在于他暮年所做的关于冷恒星的质量极限的事情。

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