第14章 黑洞(2)[第1页/共2页]

在恒星引力坍缩构成黑洞时，活动会快很多，如许照顾走能量的速率就会高很多。是以不消太长的时候就会达到稳定的状况。这终究的状况将会是如何的呢？人们会觉得，它将依靠于构成黑洞的恒星的统统庞大特性――不但它的质量和转动速率，并且恒星分歧部分的分歧密度以及恒星内气体的庞大活动。而如果黑洞就像坍缩构成它们的本来物体那样窜改多端，那么普通来讲，对黑洞作任何预言都会非常困难。

此体系由两个相互环绕着公转的中子星构成，因为引力波辐射，它们的能量丧失，使它们相互沿着螺旋线轨道靠近。J・H・泰勒和R・A・荷尔西因为对广义相对论的这一证明获得1993年的诺贝尔奖。约莫3亿年后它们将会碰撞。它们在碰撞之前，将会公转得这么快速，发射出的引力波，足以让像LIGO如许的检测器领遭到。

1963年，新西兰人罗伊・克尔找到了广义相对论方程的描述扭转黑洞的一族解。这些“克尔”黑洞以恒常速率扭转，其大小与形状只依靠于它们的质量和扭转的速率。

就像光一样，引力波带走了发射它们的物体的能量。

1970年，我在剑桥的一名同事和研讨生同窗布兰登・卡特为证明此猜想跨出了第一步。他指出，假定一个稳态的扭转黑洞，正如一个自旋的陀螺那样，有一个对称轴，则它的大小和形状，只由它的质量和扭转速率决定。然后我在1971年证了然，任何稳态的扭转黑洞确切有如许的一个对称轴。最后在1973年，在伦敦国王学院任教的大卫・罗宾逊操纵卡特和我的成果证了然这猜想是对的：如许的黑洞确切必须是克尔解。如许，在引力坍缩以后，一个黑洞必须终究演变成一种能够扭转，但是不能搏动的态。别的，它的大小和形状，只决定于它的质量和扭转速率，而与坍缩构成黑洞的本来物体的性子无关。此成果因以下一句格言而众所周知：“黑洞没有毛。”“无毛”定理具有庞大的实际首要性，因为它极大地限定了黑洞的能够范例。是以，人们能够制造能够包含黑洞的工具的详细模型，再将此模型的预言和观察比拟较。因为在黑洞构成以后，我们所能测量的只是有关坍缩物体的质量和扭转速率，以是“无毛”定理还意味着，有关这物体的非常大量的信息，在黑洞构成时丧失了。下一章我们将会了解这个意义。

广义相对论预言，活动的重物会导致引力波的辐射，那是以光的速率行进的空间曲率的波纹。引力波和电磁场的波纹光波附近似，但是要探测到它则困难很多。引力波引发邻近自在落体之间间隔的非常藐小的窜改，由此能够察看到它。在美国、欧洲和日本正在制作一些检测器，将把十万亿亿（1前面跟21个0）分之一的位移，或者把在10英里间隔中的比一个原子核还小的位移测量下来。

但是，加拿大科学家威纳・伊斯雷尔（他生于柏林，在南非长大，在爱尔兰获得博士学位）在1967年使黑洞研讨产生了完整的窜改。伊斯雷尔指出，按照广义相对论，非扭转的黑洞必须是非常简朴的；它们是完美的球形，其大小只依靠于它们的质量，并且任何两个如许的同质量的黑洞必须划一。究竟上，它们能够用爱因斯坦的特解来描述，这个解是在广义相对论发明后不久的1917年被卡尔・施瓦兹席尔德找到的。开初很多人，此中包含伊斯雷尔本人，以为，既然黑洞必须是完美的球形，一个黑洞只能由一个完美球形物体坍缩构成。是以，任何实际的恒星――向来都不是完美的球形――只会坍缩构成一个裸奇点。