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奥本海默的暗星

光的波动说战胜微粒说之后,米歇尔和拉普拉斯建立在微粒说基础上的暗星预言,逐渐被人们淡忘。

学术界再次谈论暗星是100多年以后的事。1939年美国物理学家奥本海默和施耐德在研究中子星的时候,用爱因斯坦的广义相对论再次论证了存在暗星的可能性。

广义相对论可以看作万有引力定律的发展和推广。这一理论认为,万有引力不是一般的力,而是时空弯曲的表现。

奥本海默等人用广义相对论算出的暗星形成条件如式(1.4)所示,与米歇尔、拉普拉斯给出的条件一致。但是他们依据的理论已远非拉普拉斯等人依据的经典力学可比,他们认为暗星的存在不是万有引力把光拉了回来,而是星体质量造成的巨大时空弯曲,把光束缚在了暗星内部,无法逃逸。

然而,暗星的“密度”大得几乎无法让人相信,太阳如果形成暗星,半径会从70万千米缩小到3千米,密度可能会达到100亿吨每立方厘米。这真是一个让人无法接受的“天文数字”!

当时已知密度最大的物质是白矮星上的物质,其密度也不过1~10吨每立方厘米。更为可怕的是,暗星内部的物质似乎都会缩到中心的一点上,形成密度和时空曲率都为无穷大的“奇点”。包括爱因斯坦在内的绝大多数物理学家都不相信宇宙间真会有这样的暗星存在。

不久之后,奥本海默受命主持原子弹的研制,对暗星的研究再次中断。

1964年前后,美国相对论专家惠勒重新研究了奥本海默的暗星形成理论,并用美国核试验基地的大型计算机作了恒星在万有引力作用下塌缩的模拟计算,确认了中子星塌缩真的会形成暗星。他把这一喜讯告诉了奥本海默,然而当时奥本海默由于被人诬陷泄露原子弹机密,而遭到联邦调查局的反复审查,这使他情绪低落,失去了继续研究暗星的兴趣。

不过惠勒的工作终于引起了相对论界的重视,对暗星的探索重新启动,惠勒还给这种暗星起了个专用的名字叫“黑洞”,于是黑洞一词逐渐传播开来。 eOom3ZHIikxC6awGkOIAHpt44LfZfpIZd+61LcNT5tFx2OmNzlSSRwH1p2hssD6V

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