发信人: vanes()
整理人: vanes(1999-02-15 14:42:50), 站内信件
|
1916年广义相对论出现不久，卡尔.史瓦西（KarlSchwarzchild）就
求出了用以描述时空的爱因斯坦方程的一个十分有用的解。该解作为时空
的一种可能的形状，可以用来描述一个球对称的、不带电、无自旋的物体
（可能也可用于近似描述如地球和太阳等缓慢自旋的物体）之外的引力场。
其原理就和当你想研究地表之外的牛顿引力而将地球视为质点一样。
这个解很象一个“公制”。它和将毕达哥拉斯公式加以归纳以给出平
面上线段长度一样，此“公制”可以作为获取时空中曲线段“长度”的公
式。物体沿时间（“时间的坐标轴”）运动的曲线的长度如果用此公式计
算，就恰是该运动物体所经历的时间。公式的最终形式取决于你选择用来
描述事物的坐标系。公式可以因坐标不同而变形，但象时空弯曲这样的物
理量却不会受影响。史瓦西用坐标的术语表述了它的“公制”概念：在距
离物体很远的地方，近似于一个带有一条用以表示时间的附加t轴的球坐
标，另一个坐标r用作该处的球坐标半径；而更远的地方，它只给出物体的
距离。
然而当球坐标很小的时候，这个解开始变得奇怪起来。在r=0的中心处
有一个“奇点”，那里的时空弯曲是无限的；围绕该点的区域内，球坐标
的负方向实际成为时间（而非空间）的方向。任何处于这个范围内的事物，
包括光，都会为潮汐力扯碎并被强迫坠向奇点。这个区域被一个史瓦西坐
标消失的面与宇宙的其他部分分离开来。当然该处的时空弯曲没有任何问
题（这个球面半径被称作史瓦西半径，稍后就会发现史瓦西坐标并未消失。
它是一个人为的坐标，这个问题有点象定义北极点的经度时所遇到的问题。
史瓦西半径的物理意义不在于该处的坐标问题，而在于其内的方向变为时间
方向这一事实）。
当时的人们并未为此担心，因为所有已知的物体的密度都达不到使这
个内部区域扩大到物体之外的程度，即对于所有已知情况，史瓦西解的这
个奇怪部分都不适用。阿瑟.斯坦雷.爱丁顿（ArthurStanleyEddington）
曾考虑过一颗死亡的恒星坍塌后可能达到这个密度，但从审美的角度出发不
太愉快地将其抛弃了，并人为应该有新的理论补充进来。1939年欧文海默
（Oppenheimer）和施内德（Snyder）最终严肃地提出比太阳质量稍大几
倍的恒星在其声明的末期可能会坍缩到这种状态。
一旦一颗恒星的坍缩超过史瓦西坐标消失的球面（称为不带电、无自
旋物体史瓦西半径或“视界”）它就不可避免地继续坍缩下去。同你无法停
住时间的车轮一样，它将一直坍缩至奇点。没有任何进入那个区域的东西可
以幸免，至少在这个简单的例子中是如此。视界是一个有去无回的转折点。
1971年约翰.阿奇贝尔德.威勒（John ArchibaldWheeler）命名这样
的事物为“黑洞”，因为光无法从中逃逸。基于许多证据，天文学家有许
多他们认为可能是黑洞的候选天体（其证据是：它们的巨大质量可以从其
对其他物体的相互作用中得到；并且有时它们会发出X射线，这被认为是正
在坠入其中的物质发出的）。但我们这里所讲述的黑洞的性质纯属理论，
它们基于广义相对论――一个目前尚被证明为正确的理论。
--
喜 欢秋天的咖啡味觉
聆 听世界角落的回响鸣声
憧 憬森林中那份自然的感觉
※ 来源:．月光软件站 http://www.moon-soft.com．[FROM: 202.103.137.2]
|
|