首页 > 时间简史 > 第13章 黑洞(1)

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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。

实际上,它们好久今后才被探测到。

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。

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