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时间简史续编-史蒂芬·霍金
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太阳质量的两倍。
看到中子星存在一个可能的最大质量,奥本海默采取的下一步骤是问自己,当大质量恒星死亡时会发生什么?奥本海默和斯尼德利用广义相对论计算了恒星的内向爆炸, 他们看到了恒星会和外界宇宙相脱离, 用我们今天使用的新奇的词汇:“进入到它自身的视界之内。”
然而,他们拒绝考虑在视界之内恒星会发生什么问题;他们从方程式中就看到了恒星和宇宙其他部分脱离开来。奥本海默不是一个善于猜测的人。否则的话,他会看到非常复杂的物理问题,确定其中发生的关键过程,从而解决问题并作出预言,这些也正是用于制造原子弹所需要的手段。可是他甚至拒绝用广义相对论来解答在视界之内发生的问题,这正是最近随著史蒂芬·霍金关于量子引力的工作而变得如此有趣的问题。
史蒂芬·霍金在1974年发现,当考虑到量子力学效应时,事 件视界不再严格地不可穿透。黑洞辐射能量,并且损失质量。黑 洞的质量越大,则它的质量损失得越慢。这个效应对于恒星质量 的黑洞而言是非常小的。尽管如此,所有的黑洞最终都会把它们 的所有质量辐射殆尽并且从此消失。
直到大约1910年,人们还认为,物质是由像撞球那样的粒子 所构成。这种球具有确定的位置和速度,物理定律可以准确地预 言它的行为。然而,从实验中开始出现的一些证据显示,这些准 确的所谓经典定律,在非常短的距离下,必须用所谓的量子定律 取代。按照这些量子定律,粒子没有精确定义的位置或速度,而 是以一种概率分布,或波函数的方式抹平开来,波函数测量在不 同位置找到该粒子的概率。量子定律显示,人们不能同时测量一 颗粒于的位置和速度。人们对位置测量得越精确,则对速度测量 得就越不精确。反之亦然。
在强引力场中,广义相讨论的新奇特征最为显著。量子力学 的特征在小距离足度下最为显著。这样,空间——时间几何的量 子力学理论,即量子引力对于理解发生在非常小尺度和牵涉到强 引力场的事件时是基本的。其中一个事件便是大爆炸,另一个事 件是发生在一个黑洞之中。 安东尼·赫维许
安东尼·赫维许由于发现脉冲星和马丁·赖尔爵士合得1974 年的诺贝尔物理奖。这个发现证明了中子星的存在,并使黑洞的 现象更具可能性。他从1971年起任剑桥射电天文学教授。
当射电望远镜首次从宇宙获得射电波时,其装置还是非常粗糙的。人们在加州的巴勒摩利用大型光学望远镜把第一个辐射射电波的星系认证出来时,真是令人激动。这些奇怪的物体,那时我们还不知道是什么,是在天空发射射电波的点。可是,它们是什么呢?它们不是太阳,也不是任何已知的恒星。
人们发现用光学望远镜只能看到一个暗淡的斑点。我们知道这个斑点实际上是一类以前从未看到过的星系,离开我们大约十亿光年。这样,我们利用简易的仪器就能发现极其遥远的星系,所看到的是十亿年前的历史。很明显地,如果我们用更好的装置,就可以检测到比这种用射电望远镜观测到的更暗淡的,也就是更远的物体。
这样一来,向时间的过去方向回溯宇宙的历史,从而用来检验相互竞争的各种宇宙论便成为理所当然。在这以前,宇宙论只是理论家之间的战争。而现在它成为我们可以称之为观察的科学,某种我们可以真正观察到的东西。
我们现在可以看到太空的更深处,掀开帘幕使我们看到了宇宙的过去。
当你往时间的过去方向观测所发现的这类射电星系的数目,比霍伊尔、邦迪和高尔德的稳态宇宙理论所能包容的数目多得多。在稳态理论的宇宙中,恒星和星系一面形成,一面衰变。可是随著宇宙的膨胀,必须添加上物质,使之形成新的恒星和星系,才能使宇宙的图像平均来说在不同时间显得是同样的,这一点大家都同意。如果宇宙处于一种稳态,一种平衡,只要你愿意在不同时刻观测它的话,它应该在平均上显得不变。这样,如果你观测非常遥远的物体,那么你就能看到时间的过去,就能看到宇宙的过去和现在是否相同。
从射电望远镜得到的第一个结果暗示我们,我们有一个非常不同的宇宙。它具有的射电星系数目比一个光滑的、稳态的宇宙所应有的更多得多。因此宇宙不是处于一种连续创造的状态。它更显得是随著时间演化。
射电星系的研究看来非常明确地指出,宇宙具有演化的历史。这在1965年获得戏剧性的证实。美国的阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊用他们的射电望远镜接收到宇宙背景辐射。这是从创造宇宙的热大爆炸遗留下来的残余热辐射。它证实了宇宙不能处于稳态。
他们的射电望远镜收到的微弱热辐射非常冷,它对应于刚好比三度开尔文更低的温度的天空背景,这的确是非常冷。但是如果你在宇宙学中弄清这些辐射的起源,它就告诉你宇宙的过去一度曾经是不可想象地炽热,其温度为几百万度。我们现在所接收到的只是一种残余,是宇宙极早相的辐射化石。这些和大爆炸——也就是由突然创造引起大爆炸的思想相符。
从我们接收到的这种辐射化石说明了:在遥远的过去存在一个非常热、非常紧密的宇宙。或者粗略地讲,你可想象这是一种开启万物生涯的宇宙爆炸。我们现在看到它正随著时间膨胀并逐渐冷却下来。
邓尼斯·西阿玛
我还记得在剑桥的有关脉冲星的学术报告会。我想那次演讲的题目《一种新的射电源族》是很乏味的。托尼·赫维许准备演讲。但是谣传说,它不仅仅是什么枯燥的射电源新族,而是某种更壮观的、更瑰丽的东西。会议从通常的射电天文学家教室移到一间非常大的演讲厅,还是被挤得水泄不通。这个谣言流传得很广。
脉冲星就是在这会议上第一次发表的。关于它们究竟是什么,进行了一 << 上一页 [11] [12] [13] [14] 下一页
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来源:中国哲士网
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