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第六章 黑洞(5 / 9)

单向膜:物体,譬如不谨慎航天员,能通过事件视界落到黑洞里去,但是没有任何东西可以通过事件视界而逃离黑洞。(记住事件视界是企图逃离黑洞空间——时间轨道,没有任何东西可以比光运动得更快。)人们可以将诗人但丁针对地狱入口所说话恰到好处地用于事件视界:“从这儿进去人必须抛弃切希望。”任何东西或任何人旦进入事件视界,就会很快地到达无限致密区域和时间终点。

广义相对论预言,运动重物会导致引力波辐射,那是以光速度传播空间——时间曲率涟漪。引力波和电磁场涟漪光波相类似,但是要探测到它则困难得多。就像光样,它带走发射它们物体能量。因为任何运动中能量都会被引力波辐射所带走,所以可以预料,个大质量物体系统最终会趋向于种不变状态。(这和扔块软木到水中情况相当类似,起先翻上翻下折腾阵,但是当涟漪将其能量带走,就使它最终平静下来。)例如,绕着太阳公转地球即产生引力波。其能量损失效应将改变地球轨道,使之逐渐越来越接近太阳,最后撞到太阳上,以这种方式归于最终不变状态。在地球和太阳情形下能量损失率非常小——大约只能点燃个小电热器,这意味着要用大约1干亿亿亿年地球才会和太阳相撞,没有必要立即去为之担忧!地球轨道改变过程极其缓慢,以至于根本观测不到。但几年以前,在称为PSR1913+16(PSR表示“脉冲星”,种特别发射出无线电波规则脉冲中子星)系统中观测到这效应。此系统包含两个互相围绕着运动中子星,由于引力波辐射,它们能量损失,使之相互以螺旋线轨道靠近。J·H·泰勒和R·A·荷尔西由于对广义相对论证实,而获得1993年诺贝尔奖。大约3亿年后它们将会碰撞。它们在碰撞之前,将会公转得这快速,甚至像LIGO这样检测器却能接收到它们射出引力波。

在恒星引力坍缩形成黑洞时,运动会更快得多,这样能量被带走速率就高得多。所以不用太长时间就会达到不变状态。这最终状态将会是怎样呢?人们会以为它将依赖于形成黑洞恒星所有复杂特征——不仅仅它质量和转动速度,而且恒星不同部分不同密度以及恒星内气体复杂运动。如果黑洞就像坍缩形成它们原先物体那样变化多端,般来讲,对之作任何预言都将是非常困难

然而,加拿大科学家外奈·伊斯雷尔(他生于柏林,在南非长大,在爱尔兰得到博士)在1967年使黑洞研究发生彻底改变。他指出,根据广义相对论,非旋转黑洞必须是非常简单、完美球形;其大小只依赖于它们质量,并且任何两个这样同质量黑洞必须是等同。事实上,它们可以用爱因斯坦特解来描述,这个解是在广义相对论发现后不久1917年卡尔·施瓦兹席尔德找到开始,许多人(其中包括伊斯雷尔自己)认为,既然黑洞必须是完美球形,个黑洞只能由个完美球形物体坍缩而形成。所以,任何实际恒星——从来都不是完美球形——只会

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