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第59部分(第3/4 頁)

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空間——時問軌道,沒有任何東西可以比光運動得。)人們可以將詩人但丁針對地獄入口所說的話恰到好處地用於事件視界:“從這兒進去的人必須拋棄一切希望。”任何東西或任何人一旦進入事件視界,就會很地到達無限緻密的區域和時間的終點。

廣義相對論預言,運動的重物會導致引力波的輻射,那是以光的度傳播的空間——時間曲率的漣漪。引力波和電磁場的漣漪光波相類似,但是要探測到它則困難得多。就像光一樣,它帶走了射它們的物體的能量。因為任何運動中的能量都會被引力波的輻射所帶走,所以可以預料,一個大質量物體的系統終會趨向於一種不變的狀態。(這和扔一塊軟木到水中的情況相當類似,起先翻上翻下折騰了好一陣,但是當漣漪將其能量帶走,就使它終平靜下來。)例如,繞著太陽公轉的地球即產生引力波。其能量損失的效應將改變地球的軌道,使之逐漸越來越接近太陽,後撞到太陽上,以這種方式歸於終不變的狀態。在地球和太陽的情形下能量損失率非常小——大約只能點燃一個小電熱器,這意味著要用大約1幹億億億年地球會和太陽相撞,沒有必要立即去為之擔憂!地球軌道改變的過程極其緩慢,以至於根本觀測不到。但幾年以前,在稱為psR1913+16(psR表示“脈衝星”,一種特別的射出無線電波規則脈衝的中星)的系統中觀測到這一效應。此係統包含兩個互相圍繞著運動的中星,由於引力波輻射,它們的能量損失,使之相互以螺旋線軌道靠近。

在恆星引力坍縮形成黑洞時,運動會得多,這樣能量被帶走的率就高得多。所以不用太長的時間就會達到不變的狀態。這終的狀態將會是怎樣的呢?人們會以為它將依賴於形成黑洞的恆星的所有的複雜特徵——不僅僅它的質量和轉動度,而且恆星不同部分的不同密度以及恆星內氣體的複雜運動。如果黑洞就像坍縮形成它們的原先物體那樣變化多端,一般來講,對之作任何預言都將是非常困難的。

然而,加拿大科學家外奈伊斯雷爾在1967年使黑洞研究生了徹底的改變。他指出,根據廣義相對論,非旋轉的黑洞必須是非常簡單、完美的球形;其大小隻依賴於它們的質量,並且任何兩個這樣的同質量的黑洞必須是等同的。事實上,它們可以用愛因斯坦的特解來描述,這個解是在廣義相對論現後不久的1917年卡爾&p;#8226;施瓦茲席爾德找到的。一開始,許多人(其中包括伊斯雷爾自己)認為,既然黑洞必須是完美的球形,一個黑洞只能由一個完美球形物體坍縮而形成。所以,任何實際的恆星——從來都不是完美的球形——只會坍縮形成一個裸奇點。

然而,對於伊斯雷爾的結果,一些人,特別是羅傑彭羅斯和約翰惠勒提倡一種不同的解釋。他們論證道,牽涉恆星坍縮的運動表明,其釋放出來的引力波使之越來越近於球形,到它終於靜態時,就變成準確的球形。按照這種觀點,任何非旋轉恆星,不管其形狀和內部結構如何複雜,在引力坍縮之後都將終結於一個完美的球形黑洞,其大小隻依賴於它的質量。這種觀點得到進一步的計算支援,並且很就為大家所接受。

伊斯雷爾的結果只處理了由非旋轉物體形成的黑洞。1963年,西蘭人羅伊克爾找到了廣義相對論方程的描述旋轉黑洞的一族解。這些“克爾”黑洞以恆常度旋轉,其大小與形狀只依賴於它們的質量和旋轉的度。如果旋轉為零,黑洞就是完美的球形,這解就和施瓦茲席爾德解一樣。如果有旋轉,黑洞的赤道附近就鼓出去(正如地球或太陽由於旋轉而鼓出去一樣),而旋轉得越則鼓得越多。由此人們猜測,如將伊斯雷爾的結果推廣到包括旋轉體的情形,則任何旋轉物體坍縮形成黑洞後,將後終結於由克爾解描述的一個靜態。

黑洞是科學史上極為罕見的情形之一,在沒有任何觀測到的

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