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
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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
表
某
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
点
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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