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第六章 黑洞(3 / 9)

家,尤其是他以前老师、恒星结构主要权威——爱丁顿敌意使强德拉塞卡抛弃这方面工作,转去研究诸如恒星团运动等其他天文学问题。然而,他获得1983年诺贝尔奖,至少部分原因在于他早年所做关于冷恒星质量极限工作。

强德拉塞卡指出,不相容原理不能够阻止质量大于强德拉塞卡极限恒星发生坍缩。但是,根据广义相对论,这样恒星会发生什情况呢?这个问题被位年轻美国人罗伯特·奥本海默于1939年首次解决。然而,他所获得结果表明,用当时望远镜去观察不会再有任何结果。以后,因第二次世界大战干扰,奥本海默本人非常密切地卷入到原子弹计划中去。战后,由于大部分科学家被吸引到原子和原子核尺度物理中去,因而引力坍缩问题被大部分人忘记。但在本世纪60年代,现代技术应用使得天文观测范围和数量大大增加,重新激起人们对天文学和宇宙学大尺度问题兴趣。奥本海默工作被重新发现,并被些人推广。奇书网Jar电子书下载乐园+QiSuu.с○m

现在,们从奥本海默工作中得到幅这样图象:恒星引力场改变光线路径,使之和原先没有恒星情况下路径不样。光锥是表示光线从其顶端发出后在空间——时间里传播轨道。光锥在恒星表面附近稍微向内偏折,在日食时观察远处恒星发出光线,可以看到这种偏折现象。当该恒星收缩时,其表面引力场变得很强,光线向内偏折得更多,从而使得光线从恒星逃逸变得更为困难。对于在远处观察者而言,光线变得更黯淡更红。最后,当这恒星收缩到某临界半径时,表面引力场变得如此之强,使得光锥向内偏折得这多,以至于光线再也逃逸不出去(图6.1)。根据相对论,没有东西会走得比光还快。这样,如果光都逃逸不出来,其他东西更不可能逃逸,都会被引力拉回去。也就是说,存在个事件集合或空间——时间区域,光或任何东西都不可能从该区域逃逸而到达远处观察者。现在们将这区域称作黑洞,将其边界称作事件视界,它和刚好不能从黑洞逃逸光线轨迹相重合。

图6.1

当你观察个恒星坍缩并形成黑洞时,为理解你所看到情况,切记在相对论中没有绝对时间。每个观测者都有自己时间测量。由于恒星引力场,在恒星上某人时间将和在远处某人时间不同。假定在坍缩星表面有无畏航天员和恒星起向内坍缩,按照他表,每秒钟发信号到个绕着该恒星转动空间飞船上去。在他时刻,譬如11点钟,恒星刚好收缩到它临界半径,此时引力场强到没有任何东西可以逃逸出去,他信号再也不能传到空间飞船。当11点到达时,他在空间飞船中伙伴发现,航天员发来串信号时间间隔越变越长。但是这个效应在10点59分59秒之前是非常微小。在收到10点59分58秒和10点59分59秒发出两个信号之间,他们只需等待比秒钟稍长时间,然而他们必须为11点发出信号等待无限长时间。按照航天员手表,光波是在10点

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