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2016年BBC霍金演讲:奇特问题黑洞到底有没有毛?

2016-05-26 14:29:22 来源: 腾讯

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  至诚财经网(www.zhicheng.com)05月26日讯

  2016年1月,斯蒂芬·霍金在英国BBC的年度节目Reith Lectures中发表演讲,知社摘取精华为大家呈现。今年火热的引力波探测也验证了霍金早年关于黑洞视界面积增长的理论。让我们一起领略这位理论物理学大家的幽默感。

  霍金谈黑洞

  我要讲的主题是黑洞。有句话说:真相比小说更不可思议。就黑洞而言,没有什么能比它更加真实了。黑洞比科幻作家编制出来的任何故事都要奇妙,但它同时又有着坚实的科学基础。大质量恒星在自身重力作用下会发生塌陷,剩下的物质会怎么样呢?

  科学界对这些事的认识较晚。爱因斯坦在1939年的一篇论文中提出,恒星无法在重力下坍塌,因为物质在超过某个临界点后无法被压缩。

  很多科学家都认同了爱因斯坦的直觉。主要的异议来自美国科学家约翰·惠勒 (John Wheeler),他可谓黑洞领域的英雄。在上世纪50年代和60年代,他强调很多星星最终都会坍缩,并指出了理论物理的很多问题。同时,他还预言了恒星坍缩后形成物质的诸多属性,也就是现在说的黑洞。

  一颗恒星生命历程的大部分时间里,长达几十亿年,它都靠自身核反应所产生的热压来抵抗其自身重力,氢在反应中转变成了氦。不过最终,恒星还是会耗尽它的核燃料,然后收缩。有些情况下,它可能会演变为一颗白矮星。

  苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡 (Subrahmanyan Chandrasekhar) 在1930年提出,白矮星的最大质量约为太阳的1.4倍。苏联物理学家列夫·朗道曾计算出全部由中子构成的星体的最大质量就与此相近。

  霍金谈黑洞

  那数不胜数的星星,那些比白矮星或中子星更重的星星,当耗尽它们的核能量时,最终的命运是什么呢?原子弹之父罗伯特·奥本海默 (Robert Oppenheimer) 研究了这一问题。在1939年的几篇论文中,他与乔治·沃尔科夫 (George Volkoff)、哈特兰·斯奈德 (Hartland Snyder) 一起指出这样的星体无法靠压力来支持。

  在没有压力的情况下,通常球形均匀体系的恒星将收缩成具有无限密度的一个点,即所谓的奇点。我们关于宇宙的所有理论都建立在时空是光滑而扁平的假设上,它们会在奇点瓦解,在那里时空的曲率是无限的。这标志着其自身时间的终结——这也正是令爱因斯坦非常不爽的事情。

  在那之后,世界大战爆发了。很多科学家,包括罗伯特·奥本海默,都把方向转移到了原子核物理学。引力坍缩的问题也被抛到了九霄云外。后来,随着遥远星体的发现,大家对这个问题的兴趣又提了起来。

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