发信人: 2sinxcosx(2sinxcosx)
整理人: 2sinxcosx(2001-07-01 14:14:23), 站内信件
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作者:烈火战车
星体坦塌,或者说引力坦塌(GRAVITY COLLAPSE)是依然未能解决的一个问题,也许可以说是当今经典广义相对论所面临的主要问题。
它可以简单地表述为星体因为引力的吸引而最终演化的结果是什么。由爱因斯坦引力方程,我们知道,若果星体的质量比五倍的太阳
质量还小的话,那么星体将最终演化为中子星或白矮星而达到稳定状态,其中是因为粒子之间的碰撞所产生的排斥足以抗衡引力的作用。
但是,如果星体的质量比五倍的太阳质量还要大的话,那么星体将因强大的引力而无法避免地继续坦塌下去,而最终导致黑洞或裸奇点
的出现。
黑洞,是大家在科普书上司空见惯了的东西。简单说来,它是那样的一个时空区,其中的引力是如此之强,乃至连光都无法逃逸出来,
从而是个绝对的黑体。而黑洞外面的观者,除了有可能知道它的质量,角动量和电量等有限的几个量之外,将对黑洞其它信息,毫无所
知,这被称之为黑洞的无毛定理。在黑洞的“里面”,往往有这样一个点或区域,其时空的曲率是无穷大而发散的,被称为奇点。
黑洞中尽管有奇点的存在,但在经典的意义上,它不是一个有害的东西。这主要是黑洞
“边沿”,事件视界的存在。笼统地说,这样的一个视界,是黑洞内部与外界的一个分界,而黑洞外界的观者,永远“看”不到黑洞的“里面”
因为无光从那儿跑出来。里面的奇点,从而被这样一个视界包裹了起来,对外部的物理世界够不成威胁,比方说破坏时空的因果结构等。
但是,若果星体坦塌过程中,黑洞视界的形成还晚于奇点的产生的话,那这样的一个奇点,就成为裸奇点。这在现实物质世界中,是无法
接受的。它将破坏时空的定义和其结构。所以我们必须找到一个方法,避免裸奇点的产生。
引力坦塌,到底是形成黑洞,还是裸奇点,取决于星体的初始条件!比如说,星体若是球对称而且均匀的话,那么就只会形成黑洞,而
避免裸奇点的出现。在此基础上,彭罗斯(PENROSE)提出了所谓的宇宙监督假设,粗略说来那便是,现在我们的宇宙,由那样的一个
初始条件演化而来,那样的一个初始条件,禁止裸奇点的产生。这样的一个假设,虽然有效,但未免有些牵强,而且近来许多进一步
的研究表明,在很多一般的初始条件下,裸奇点往往会产生。从而在经典范围内,研究的一个领域,便是怎样推广彭罗斯的假设,使得
它更为合理。而另外一条出路,便是寻求量子引力这样一条新途径。
因为以上的推论,都是在经典广义相对论下得出的。另一方面我们却相信,在引力场非常强的情况下,经典理论应该不再适用,而应该被量子
理论所替代。那么也许在量子引力的框架内,时空本身的涨落能够使得裸奇点极不稳定或是根本不出现。人们这样的一种想法,随着七十
年代黑洞热力学的产生,而进一步变得明确。。。。。。(待续) |
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