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第六章 黑洞(6 / 9)

坍缩形成个裸奇点。

然而,对于伊斯雷尔结果,些人,特别是罗杰·彭罗斯和约翰·惠勒提倡种不同解释。他们论证道,牵涉恒星坍缩快速运动表明,其释放出来引力波使之越来越近于球形,到它终于静态时,就变成准确球形。按照这种观点,任何非旋转恒星,不管其形状和内部结构如何复杂,在引力坍缩之后都将终结于个完美球形黑洞,其大小只依赖于它质量。这种观点得到进计算支持,并且很快就为大家所接受。

伊斯雷尔结果只处理由非旋转物体形成黑洞。1963年,新西兰人罗伊·克尔找到广义相对论方程描述旋转黑洞族解。这些“克尔”黑洞以恒常速度旋转,其大小与形状只依赖于它们质量和旋转速度。如果旋转为零,黑洞就是完美球形,这解就和施瓦兹席尔德解样。如果有旋转,黑洞赤道附近就鼓出去(正如地球或太阳由于旋转而鼓出去样),而旋转得越快则鼓得越多。由此人们猜测,如将伊斯雷尔结果推广到包括旋转体情形,则任何旋转物体坍缩形成黑洞后,将最后终结于由克尔解描述个静态。

1970年,在剑桥位同事和研究生同学布兰登·卡特为证明此猜测跨出步。他指出,假定个稳态旋转黑洞,正如个自旋陀螺那样,有个对称轴,则它大小和形状,只由它质量和旋转速度所决定。然后在1971年证明,任何稳态旋转黑洞确实有这样个对称轴。最后,在国王学院任教大卫·罗宾逊利用卡特和结果证明这猜测是对:这样黑洞确实必须是克尔解。所以在引力坍缩之后,个黑洞必须最终演变成种能够旋转、但是不能搏动态。并且它大小和形状,只决定于它质量和旋转速度,而与坍缩成为黑洞原先物体性质无关。此结果以这样句谚语表达而成为众所周知:“黑洞没有毛。”“无毛”定理具有巨大实际重要性,因为它极大地限制黑洞可能类型。所以,人们可以制造可能包含黑洞物体具体模型,再将此模型预言和观测相比较。因为在黑洞形成之后,们所能测量只是有关坍缩物体质量和旋转速度,所以“无毛”定理还意味着,有关这物体非常大量信息,在黑洞形成时损失。下们将会看到它意义。

黑洞是科学史上极为罕见情形之,在没有任何观测到证据证明其理论是正确情形下,作为数学模型被发展到非常详尽地步。确,这经常是反对黑洞主要论据:你怎能相信个其依据只是基于令人怀疑广义相对论计算对象呢?然而,1963年,加利福尼亚帕罗玛天文台天文学家马丁·施密特测量在称为3C273(即是剑桥射电源编目第三类273号)射电源方向个黯淡类星体红移。他发现引力场不可能引起这红移——如果它是引力红移,这类星体必须具有如此大质量,并离们如此之近,以至于会干扰太阳系中行星轨道。这暗示此红移是由宇宙膨胀引起,进而表明此物体离们非常远。由于在这距离还能被观察到,它必须非常亮,也就是

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