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第7章 太空中的洞黑洞（第9页）

因为这样的量子波具有广延性，所以它们占据了大量的空间，多个量子波相关的粒子很难一起挤进很小的体积。

或者，换一种说法，如果企图压缩量子波相关的粒子，就会遭到强烈的抵抗。

粒子越小，量子波反而越大，我们熟知的电子正是拥有最大量子波的最小粒子。

当恒星物质被压缩进较小体积时，原子内部轨道上运行的电子就会抗拒压缩。

人们一般认为，这种简并压力（degeneracypressure）就是阻止恒星坍缩成黑洞的力。

但1930年，一名从印度乘船到英国学习物理的19岁学生苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡（Subrahmanyandrasekhar）发现，爱因斯坦的狭义相对论改变了一切。

钱德拉塞卡想象：从粒子的角度出发，当一群电子被压缩后，运动速度会比压缩前要快得多，就像一群躁动的蜜蜂一样四处乱窜，因而抵抗会更强烈。

但是，依据爱因斯坦的狭义相对论，没有任何物体的速度能超过光速，所以电子的运动速度和抵抗压缩的力量都是有限的。

如果一颗濒死的恒星的质量达不到太阳的1.4倍，那么电子简并压力确实可以抵抗引力的压缩，从而形成高度致密的白矮星。

然而，对于超过钱德拉塞卡极限（drasekharlimit）的恒星来说，情况就不同了。

这种恒星的引力强大到足以克服电子的抵抗力，此时没有任何东西可以阻止其迅速坍缩成黑洞。

1932年，詹姆斯·查德威克发现了中子，为黑洞的故事添加了更曲折的情节。

中子和质子一起构成了原子的中心原子核，电子绕原子核旋转，就像行星绕太阳旋转一样。

如果一颗恒星被压缩进足够小的体积，电子就会被挤压进质子里，从而形成致密的中子球。

这种中子星的中子像电子一样，也有与之相关的量子波，并且能抵抗挤压。

但是，像电子一样，中子运动的速度和抵抗压缩的力也是有限的。

与电子相比，这种效应的计算更复杂，因为它涉及的强核力很难建模。

但是，质量是太阳3倍的恒星，引力强大到能够战胜中子的抵抗力，因而也就没有什么能够阻止黑洞的形成了。

黑洞的形成不可避免，黑洞给物理学带来的问题也就不可避免了。

之所以把黑洞看成怪物，主要是因为其内部包含一个奇点（singularity）。

当恒星无法抵御引力坍缩而形成黑洞时，最终会被挤压成密度无穷大、体积无限小的点。

这种奇点标志着空间和时间的崩塌——实际上是物理学本身的崩塌。

“黑洞是非常奇特的物体，”

加州大学洛杉矶分校的安德里亚·格兹（AndreaGhez）说，“严格地讲，黑洞将大量的质量聚集在零体积的中心之内。

所以，了解黑洞的中心是没有意义的，但对物理学家来说，这却是个重大的线索，说明现有的物理学还不够完备。”

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美国物理学家约翰·惠勒（JohnWheeler）更具诗意地说：“黑洞教导我们，空间可以像纸片一样被揉搓进无限小的点；时间可以像吹灭烛火那样被轻易熄灭；那些‘神圣’的、一成不变的物理学定律其实根本就不是那么回事。”

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难怪爱因斯坦拒不承认自己的引力理论预测了这种怪兽的存在，因为这里面还包含了自我毁灭的种子。

要了解黑洞中心的时间和空间究竟是什么样的，就必须找到更深层次的、没有奇异性的引力理论。

就像牛顿的引力理论是爱因斯坦理论的特例一样，爱因斯坦的引力理论被认为是这种更深层次理论的特例。

黑洞的奇点被视界包围着，这个假想的视界薄膜标志着下落的光和物质的不可逆转点，但这不仅是个无法抗拒的边界。

1974年，英国物理学家斯蒂芬·霍金（StephenHawking）发现了黑洞视界的一些非凡之处。

想理解霍金的发现，就有必要先了解量子理论关于真空的描述。

真空并非空无一物，而是充斥着能量。

其中亚原子粒子及其反粒子按照海森堡不确定性原理（HeiseyPrinciple）不断成对出现。