黑洞真是黑色的吗？

作者简介

史蒂文·古布泽（Steven S. Gubser），普林斯顿大学物理学教授，著作有《弦论》。 弗兰斯·比勒陀利乌斯（Frans Pretorius），普林斯顿大学物理学教授。

内容简介

亲爱的阿尔伯特， 你是最出色的。几乎人人都知道的那个物理学方程 就是E = mc2。《时代周刊》将你评选为“世纪人物” 。关于你的笑话再也没人讲了，因为每个人都知道那并 不好笑。尽管我们已经拥有了许多核武器，但我们还没 把自己炸飞。事实上，在“二战”结束前投掷的那两颗 原子弹是核武器唯一一次被用于杀戮。 如今，我们对广义相对论和黑洞更感兴趣，因为巨 大的LIGO探测器成功探测到发生在 10 多亿年前的一次 黑洞碰撞发出的引力波信号。我们写了一本有关黑洞的 书，因为我们知道你对施瓦西解非常感兴趣，但或许对 它的物理意义不太确定。所以我们想告诉你一些在你离 世后的 60 多年中取得的相关进展。 在施瓦西解里存在一个事件视界。一旦你穿过它， 除非你的速度超过光速，否则你就再也回不来了。如果 你还记得施瓦西解的形式，当半径等于质量乘以牛顿引 力常数时，它就会表现出一些奇异性，尤其是度规的时 间项（我们现在称之为时移函数）消失了，而那正是事 件视界的所在。当半径趋于零时，施瓦西解也会表现出 一些奇异性，我们最好的理解就是它们标志着一个时空 奇点，人类已知的物理定律在那里会彻底失效。如果你 进入一个施瓦西黑洞，你肯定会碰到奇点，但我们不知 道接下来会发生什么，甚至用“接下来”这个词是不是 合适，也值得商榷。 我们多么希望你能看到在你过世后的 20 多年里广 义相对论研究工作的进展。约翰·惠勒是其中的核心人 物。（我们跟他熟识！他和我们同在普林斯顿大学工作 ，直到2008 年他离开了这个世界。）他让“黑洞”这 个描述施瓦西解及其度规的词变得流行。一位名叫罗伊 ·克尔的新西兰人找到了施瓦西度规的一般化形式，用 于描述旋转黑洞。这是一种相当复杂的度规！更重要的 是，它描述了坍缩恒星的终态，它们总有一些非零的角 动量。 我们现在十分确信宇宙中有很多黑洞。钱德拉塞卡 、托尔曼、奥本海默和沃尔科夫等人早在 20 世纪 30 年代就说过，如果你把太多的质量放到一起，就没有什 么能够支撑住它们。具体的数字难以估算，但如果一颗 恒星在核燃料耗尽后还剩下 3 倍的太阳质量，它将会 坍缩成一个黑洞。更令人惊奇的是，在星系中心还有更 大的黑洞。比如，银河系中心就有一个约为 400 万倍 太阳质量的黑洞。我们没有开玩笑！现代的观点一致认 为，许多星系的中心都有很大的黑洞，它们的质量甚至 达到太阳的几十亿倍。我们现在尚不清楚这些黑洞是怎 么形成的，但就银河系而言，通过观测一些恒星的轨迹 和黑洞的引力效应，我们相信银心确实存在黑洞。 普林斯顿大学黑洞研究专家联袂撰写+中国科学院国家天文台黑洞小组科学家 翻译 如果你想在有限篇幅内尽可能全面的了解黑洞相关的科学知识，那么这本书是你的好选择