時間簡史

第14章 黑洞(2)[第1頁/共3頁]

但是,對於伊斯雷爾的成果,一些人,特彆是羅傑・彭羅斯和約翰・惠勒倡導一種分歧的解釋。他們論證道,牽涉恒星坍縮的快速活動表白,其開釋出來的引力波使之越來越靠近於球形,到它閉幕於靜態的時候,就變成精確的球形。遵循這類觀點,任何非扭轉恒星,不管其形狀和內部佈局如何龐大,在引力坍縮以後都將閉幕於一個完美的球形黑洞,其大小隻依靠於它的質量。這類觀點獲得進一步計算的支撐,並且很快就被大師接管。

1963年,新西蘭人羅伊・克爾找到了廣義相對論方程的描述扭轉黑洞的一族解。這些“克爾”黑洞以恒常速率扭轉,其大小與形狀隻依靠於它們的質量和扭轉的速率。

因為任何活動中的能量都會被引力波的輻射帶走,以是能夠預感,一個大質量物體的體係終究會趨勢於一種穩定的狀況。(這和扔一塊軟木到水中的環境相稱近似:起先翻上翻下折騰了好一陣,但是跟著波紋將其能量帶走,它終究安靜下來。)比方,環繞著太陽公轉的地球即產生引力波。其能量喪失的效應就要竄改地球的軌道,使之逐步越來越靠近太陽,最後撞到太陽上,歸於一種穩定的狀況。

在恒星引力坍縮構成黑洞時,活動會快很多,如許照顧走能量的速率就會高很多。是以不消太長的時候就會達到穩定的狀況。這終究的狀況將會是如何的呢?人們會覺得,它將依靠於構成黑洞的恒星的統統龐大特性――不但它的質量和轉動速率,並且恒星分歧部分的分歧密度以及恒星內氣體的龐大活動。而如果黑洞就像坍縮構成它們的本來物體那樣竄改多端,那麼普通來講,對黑洞作任何預言都會非常困難。

如果扭轉為零,黑洞就是完美的球形,這解就和施瓦茲席爾德解一樣。如果扭轉不為零,黑洞在赤道四周就會鼓出去(正如地球或太陽因為扭轉而鼓出去一樣),而扭轉得越快則鼓得越短長。由此人們猜想,如將伊斯雷爾的成果推行到包含扭轉物體的景象,則任何扭轉物體坍縮構成黑洞後,將最後閉幕於由克爾解描述的一個穩態。

廣義相對論預言,活動的重物會導致引力波的輻射,那是以光的速率行進的空間曲率的波紋。引力波和電磁場的波紋光波附近似,但是要探測到它則困難很多。引力波引發鄰近自在落體之間間隔的非常藐小的竄改,由此能夠察看到它。在美國、歐洲和日本正在製作一些檢測器,將把十萬億億(1前麵跟21個0)分之一的位移,或者把在10英裡間隔中的比一個原子核還小的位移測量下來。

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