第三章
同向,这就引起了射电波的脉冲。脉冲星是1967年发现的。
你看,狭义相对论是爱国斯坦的两个相对论理论的第一个,这就是每一位物理学家都必须学习的理论部分。但是他的引力论,即广义相对论要更复杂而且抽象得多,过去这只是非常内行的专家的特殊领域。可是当人们认为引力坍缩在解释类星体很重要时,广义相对论在天体物理中,一下子就变得十分重要了。当然,如果你要研究具有辐射背景的宇宙大爆炸起源,则只能用广义相对论才能解释宇宙学。正是这种抽象和具体结合的进展,才导致相对论魅力的大增。
这样非常自然地,在60年代我和一些似乎在这些困难领域具有研究才能的学生在剑桥建立一个学派时,这些正是我建议他们研究的领域。
没有恒星能够永远存活下去;恒星在某个阶段必须把燃料烧光。许多恒星变成白矮星,这是一种稳定的,半径为几千英里,密度为每立方英寸几百吨的小恒星。其他恒星继续坍缩,直至它们成为半径只有十英里,密度为每立方英寸几亿吨的,比白矮星小得多的中子星。人们相信,超过一定尺度权限的其他恒星会坍缩成一个所谓的黑洞。一个黑洞被称作事件视界的球面所环绕。
事件视界面是一个单向膜。虽然可能从事件视界面的外界进入黑洞,却没有任何东西——包括光线能在相反的方向上旅行。在事件视界面中、黑洞中心是一个奇点,该处的引力场变成无穷强。
任何进入视界的人最终都会撞到奇点上去,结局非常悲惨。
基帕?索恩基帕?索恩在1962年从加州理工学院得到学士,1965年在约翰?惠勒指导下得到普林斯顿物理学的博士。他现在任加州理工学院的小威廉?R?肯南教授以及理论物理教授。
恒星的引力坍缩和黑洞理论是在30年代后期开始形成的。罗伯特?奥本海默和真正开始研究这个课题的学生从列夫?蓝道更早的工作出发。蓝道是苏联现代理论物理之父。
蓝道曾经为恒星如何得到使自己发热的能量问题感到迷惑;他设计过一种机制,在恒星譬如讲太阳的中心,也许有一个尺度为十或二十公里,质量大约为太阳质量十分之一的中子星;而太阳的气体逐渐落到这个中子星上去。这种沉落会产生使太阳发热的热量。在30年代,他自己思索,并在与合作者讨论中揣摩这些思想。
可是,后来他感到史达林清算之火马上就要向他扑来。这时他绝望地搜索某些能在报纸上炫耀的,并能使他免受史达林清算的东西。由于蓝道30年代早期在德国生活了很久,并在那里研究物理学,所以他受到怀疑。正因为如此,尽管他是一名犹太人,仍然被某些苏联物理学家控告为德国间谍。
蓝道寄了一份手稿给哥本哈根的玻尔[2],其中包括太阳是由在它中心的中子核来维持发热的思想。他还附了一封信要求说,如果玻尔认为这是一个好思想,就请他转给《自然》发表。玻尔做到了这点,他紧接着收到从《消息报》发来的一封电报,问玻尔对这个工作的看法。玻尔回了一份热情洋溢的报告,《消息报》立即发表了这份报告。[2]尼尔斯?玻尔(1895-1962)是丹麦物理学家,1922年获得诺贝尔奖。他是发展导致量子力学发现的原子论的主将。
玻尔知道蓝道是企图躲过牢狱之灾,可惜不管用。蓝道在监牢里待了一年而且几乎丧命。
在蓝道系狱期间,奥本海默和他的学生玻帕?塞伯读到蓝道理论并且发现了一个漏洞。他们思忖道:“好,蓝道能够获得热量来源,他毕竟是一位伟大的物理学家。”这样他们就在《物理学评论》上发表了一篇文章,在蓝道囚禁期间把他的思想粉碎。
蓝道的文章使奥本海默和他的学生开始思考中子星和黑洞,但是他们并不知道