时间简史续编-第6部分
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恒星的引力坍缩和黑洞理论是在30年代后期开始形成的。罗伯特·奥本海默和真正开始研究这个课题的学生从列夫·蓝道更早的工作出发。蓝道是苏联现代理论物理之父。
蓝道曾经为恒星如何得到使自己发热的能量问题感到迷惑；他设计过一种机制，在恒星譬如讲太阳的中心，也许有一个尺度为十或二十公里，质量大约为太阳质量十分之一的中子星；而太阳的气体逐渐落到这个中子星上去。这种沉落会产生使太阳发热的热量。在30年代，他自己思索，并在与合作者讨论中揣摩这些思想。
可是，后来他感到史达林清算之火马上就要向他扑来。这时他绝望地搜索某些能在报纸上炫耀的，并能使他免受史达林清算的东西。由于蓝道30年代早期在德国生活了很久，并在那里研究物理学，所以他受到怀疑。正因为如此，尽管他是一名犹太人，仍然被某些苏联物理学家控告为德国间谍。
蓝道寄了一份手稿给哥本哈根的玻尔＇2＇ ，其中包括太阳是由在它中心的中子核来维持发热的思想。他还附了一封信要求说，如果玻尔认为这是一个好思想，就请他转给《自然》发表。玻尔做到了这点，他紧接着收到从《消息报》发来的一封电报，问玻尔对这个工作的看法。玻尔回了一份热情洋溢的报告，《消息报》立即发表了这份报告。
＇2＇ 尼尔斯·玻尔（1895－1962）是丹麦物理学家，1922年获得诺贝尔奖。他是发展导致量子力学发现的原子论的主将。
玻尔知道蓝道是企图躲过牢狱之灾，可惜不管用。蓝道在监牢里待了一年而且几乎丧命。
在蓝道系狱期间，奥本海默和他的学生玻帕·塞伯读到蓝道理论并且发现了一个漏洞。他们思忖道：〃好，蓝道能够获得热量来源，他毕竟是一位伟大的物理学家。〃这样他们就在《物理学评论》上发表了一篇文章，在蓝道囚禁期间把他的思想粉碎。
蓝道的文章使奥本海默和他的学生开始思考中子星和黑洞，但是他们并不知道那篇文章是蓝道企图用来逃避牢狱之灾的。
由于苏联科学界的巨大压力，他在入狱大约一年后被释放。他的健康状况很差。但是，我认为在西方，直到最近人们才知道，这是奥本海默和他的学生哈特兰德·斯尼德获致黑洞理论努力的契机。斯尼德在师从奥本海默之前是犹他州的货车司机。
奥本海默和斯尼德，在发现太阳和其他恒星不能由中子的核心来维持发热状态后，首先想了解的是：假定你有一颗作为正常恒星死亡残骸的中子星，它们有多大？奥本海默和另一名学生，乔治·沃尔科夫指出，中子星的最大质量估计为太阳质量的0。7倍， 中子星不能比这更大。因为我们现在对核物理理解得更清楚，所以这个质量极限更可能是太阳质量的两倍。
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，这正是最近随着史蒂芬·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。可是随着宇宙的膨胀，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。它更显得是随着时间演化。
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着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，进行了一些讨论；很显然地，它们必须是非常紧密的物体，可是不清楚它们是否为白矮星，这种非常紧密的物体，虽然非常奇异，却是天文学家非常熟悉的。它们或许是所谓的中子星。它们比白矮星紧密得多，或者可以说几乎处于黑洞状态。这花了几个月的时间才讨论清楚。托马斯·高尔德，这位早先和霍伊尔以及邦迪在剑桥的合作者，首次清晰地论证，脉冲星只能是旋转的中子星，而不是别的什么东西。
这样，过去纯粹是理论的构造，而且从未被天文学家认真看待过的紧密物体，忽然间变成全世界射电天文学家都能观测到的，处于某类射电源中心的物体。此外，由于中子星几乎是处于黑洞的条件，中子星的半径只比同等质量黑洞的半径大几倍，那些认真接受黑洞概念的人，因此信心百倍。
安东尼·赫维许
回到30年代，当詹姆斯·查德威克发现中子时，人们用计算推测出一种非常奇怪的物体。引力是一种极其巨大的力量。一颗恒星把燃料用光时，引力甚至就会把该恒星从太阳尺度凝聚成直径只有几英里的球，把恒星中的大部分物质转变成这些中子。它似乎把物体压扁使之不存在，把正负电荷挤压得如此紧密，使它们聚合成新类型的粒子。
这样，人们猜想中子星也许存在。我在剑桥进行的实验真正直接导致这类物体的发现。这真是很幸运。我所设计的实验，实际上是用于观察类星体。我发现，如果通过太阳大气来观看某些射电星系，它们就会像恒星一样闪烁。但是，这只有当它们具有典型的类星体不可思议地紧密尺度时才会发生。类星体是功率极大的星系，可是它们的能源来自于它们中间非常微小的体积。由于它们是如此高度紧密的物体，甚至用射电望远镜观测时也是非常小的。人们正是透过这种闪烁现象来鉴别。它是正常扩展的射电星系呢，还是在它当中具有某种紧密结构的东西。
所以我设计了一种射电望远镜，它不像过去的射电天文学中见到的任何东西；它是用来观察这种闪烁效应的，这显示它具有和任何其他东西完全不相像的性质。它在长波段工作；我们反覆地观测天空，为了寻找起伏的源。没过多久，我们就接收到这种脉冲。望远镜的参数刚好调到适合于接收脉冲，这是我们的运气。
这些脉冲星被归结成旋转的中子星。这个发现是1967年进行的，而在1968年成为众所周知。那时候我们不知道它们是什么；但是它们必须很小才行。我在第一篇发表的文章中建议，这是振动中子星，或者是振动白矮星，但是中子星的可能性更大些。这种想法在十二个月后得到证实，中子星从此进入了天体物理的领域。
这一切是如此激励人心。我指的是，谁会梦想到你会从天空接收到似乎是智慧的讯号呢？天空中究竟什么东西在发射脉冲呢？我们考虑了所有种类的事物，再加以排除，譬如说未知的美国飞机或者从月亮反射回来的讯号等等。这些局部的可能性都被排除后，我开始认真地思索，我们也许首次接收到真正的、智慧的讯号，这是从某个天外文明来的讯号，我们将其称为小绿人。
然而，我的研究生约瑟琳·贝尔进一步检查记录，我们得到越来越多的这种脉冲讯号，最后事情变得清楚了，我们必须去寻求其他解释；它不是小绿人，尽管我有一阵把它当真。你不能轻易地把它赶走。
这正如一则侦探故事：如果只有一个答案，也就是说，只有一个犯罪的人。把行星运动排除了之后，我就知道，脉冲不能来自于一个行星。该脉冲非常狭窄，这显示该发射物体非常小。由于从大物体不同部分来的辐射旅行时间不同，你不能指望它发射出短的、尖锐�
