第10章 远古的足音，回想创世纪(9)

有时一个白矮星突然发亮，比原来的亮度增强几百倍至几百万倍，这种小恒星爆发，天文学上称之为“新星”。但，这并不是真的新的恒星，而是观星者在不了解真相情况下的先入之见。当人们在把天文学上的“新星”“明星”等词汇移植到人间万象中时，同样并不了解其真正的含义。

其实，新星异乎寻常地闪烁光芒时，便是一个自身危急的信号了，此后便逐渐停止发光，并开始冷却，从白色而黄色而红色，直到死亡的星体与外层空间一样冰冷为止。

然而，上述种种还不是质量超过“1.44太阳质量”的恒星的最终结局。“1.44太阳质量”即所谓“钱德拉塞卡极限”，即所有白矮星的质量必须小于1.44太阳质量临界值。这是以计算出该数字的美籍印度天文学家的名字命名的。可是，那些较重的恒星在形成之初，最轻的与太阳一样，最重的约为太阳的40倍。倘若这些恒星的自转速度很快，其中有一些可能会在极其漫长的快速自转过程中减少自己的体积，不时将某些物质抛入太空。即便如此，一个10倍或更多倍于太阳质量的恒星，很可能永远不会失去那么多的质量而使自己落入“钱德拉塞卡极限”，相反，它将不受任何限制以更加戏剧化的方式走向末路。

当一颗质量相当大的恒星收缩时，被高温激荡的原子核在几分之一秒内，涌出大量的微小粒子，质子与电子组成另一些中子，一个无比紧密的新的核心突然出现。新核心是由中子堆积而成的，体积不大，不足以支持恒星的各个层次，然后便发生塌陷，并在塌陷时放出热量。一连串的恒星内层的膨胀与外层的塌陷猛烈相撞，其释放的能量规模之大无与伦比——这一恒星的较外层次以相当于亿万吨级炸药的力量炸开了！

爆发时抛出的大量物质会形成弥漫的星云。

位于金牛座的“蟹状星云”就是一颗恒星爆发后的残骸，从太空拍摄的这一星云的图片上可以看到这是一团极大的膨胀中的云，由剧烈骚动的气体构成。但这残骸至少在人看来是十分美丽的，它因本身发光的氢和氮的细丝呈现橘红色，星云内部由磁场中的自由电子照明。1054年7月4日，当该星云初见于天空时，发出极亮的光，观星者以为天上又出现了一颗极大的新星，但不知是祸是福。两年后开始减弱、消退，人只要看不见，星就被忘掉了。1731年，天文学家开始用望远镜寻找、观察这一星云，并认定这是大约900年前一次天体灾难的残余碎块。

最后证实这个星云并加以认定的是中国古代的天文记录。

《宋史》谓：“宋至和元年五月乙丑客星出天关东南，可数寸，岁余稍没。”这里所说的“天关”即金牛座。《宋会要》称：“至和元年，伏睹客星出见，其星上微有光彩，黄色。”《宋会要辑稿》所录要更为详明：“至和元年五月，晨出东方，守天关昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日。”

1928年，美国著名天文学家哈勃指出，“蟹状星云”就是中国古籍所记载的芒角四出的“客星”爆发后的遗迹，国际上据此也称之为“中国新星”。

这样的蔚蔚奇观，是为“超新星爆发”。

超新星回光返照的亮度，相当于几亿个太阳的亮度。

关于“蟹状星云”的故事也许永远不会完结。1968年，射电望远镜第一次接收到直接由“蟹状星云”射来的脉冲信号，该信号以每秒30次的速度重复出现。据此，美国亚利桑那州的两个大学生凭着预感，把光学望远镜对准了“蟹状星云”，发现一颗奇异的星正按着脉冲信号的频率闪光。

这是一颗旋转中子星。

在大恒星爆发之后出现的中子星继承了大部分物质，但体积很小，密度便相应地达到每立方厘米5500万吨之巨。如果照这样的密度压缩我们的地球，地球直径便只有180米，那是真正意义上的一个地球小村落了。质量如此之密，外层如此之热，因而当一个中子星的自转轴方向与地球处于适当方位时，中子星就如同灯塔之顶的旋转灯光，每自转一次就以自己的光对地球横扫一次。

有刚刚新生的光，也有正在消散的光。

中子星也许还不是星之历程的必然的最后一步。多数天文学家相信，一颗质量比太阳大10倍的星星其风烛残年如霍金所言：

当恒星耗尽其核能，那就没有东西可维持其向外的压力，恒星由于自身的引力开始坍缩。随着恒星收缩，表面上的引力场就变得越来越强大，而逃逸速度就会增加……其结果就是一颗黑洞，这是时空的一个区域，在这个区域不可能逃逸到无穷远。

任何东西都不可能从一个黑洞走出，连光线也不能，因为只有超过光速才能逃离黑洞的表面。

我们只能想象黑洞，以及它形成之前的天上的坍缩。

我们也知道黑洞是爱因斯坦广义相对论预言的一种暗天体，其特征是具有一个封闭的界面，外来的物质能够进入视界，而视界内的任何物质都不能逃出视界，是极典型的只进不出。由于黑洞的巨大引力，洞内的时间已经凝结完全停止，而在洞外的空间则弯曲着把黑洞包裹严实，使这已崩坍的星与宇宙其他部分相隔离。

爱因斯坦见过黑洞吗？没有。

霍金见过黑洞吗？也没有。

迄今为止，谁也没有见过黑洞，这是为天上的启示所开启的伟大的想象之一。最早想象黑洞并做了具体勾勒的是英国剑桥大学学监约翰·米歇尔，1783年，他在《伦敦皇家学会哲学学报》上撰文说：一个质量足够大并足够紧致的恒星，会有极其强大的引力场，以致连光线都不能逃逸——任何从恒星表面发出的光，还没到达恒星远处即被恒星的引力吸引回来。

没有一颗恒星能够永远存活下去。

人们——那些天才的人们正是在思索恒星之死的过程中，想象并且发现黑洞的。

20世纪30年代后期，恒星坍缩和黑洞理论开始渐渐形成。人们不能忘记蓝道——前苏联现代物理学之父，他曾经为恒星如何得到使自己发热的能量而感到迷惑，他揣摩着这样一种机制或者说可能：比如在太阳的中心，也许有一个尺度为10或20千米的、质量为太阳质量1/10的中子星，而太阳的气体逐渐落到这个中子星上，这种沉落会使太阳产生发热的热量。当国内的政治运动眼看要波及蓝道时，这个无助的科学家便将一份手稿寄给哥本哈根的物理学家、诺贝尔奖得主玻尔，其中包括太阳是由在它中心的中子核来维持发热的思想，并请求玻尔能转给《自然》发表。玻尔做到了这一点；他能感觉到这是蓝道希望躲过牢狱之灾。蓝道还是以德国间谍的罪名被抓捕了，关押一年而且几乎丧命，后来在前苏联科学界的巨大压力下被释放。

蓝道系狱期间，奥本海默和他的一个学生读到了蓝道的文章，并为此受到启发开始思考中子星和黑洞。“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间宇宙相脱离，用我们今天使用的新的词汇，是进入到它自身的视界之内。”（《时间简史续编》）

然而，奥本海默是一个很奇怪的人，他拒绝考虑一些在别人看来是十分重要、对他而言又是易如反掌的问题，比如，在视界之内恒星会发生什么变化？也就是说奥本海默已经发现某个边界了，在没有人禁止他往前跨一步的情况下，他只是发现却不去逾越。

由蓝道发端，奥本海默最先开始具体思考黑洞的含义和形成，黑洞这一术语却是直到1969年才由约翰·惠勒创造的。惠勒回忆说：

1969年，我们在纽约市阿姆斯特丹大道的太空物理研究所开会。我说，在做最后结论之前，还必须把另一个东西提出来，这就是引力完全坍缩的物体。而你在重复诸如“引力完全坍缩物体”用词10次以后，就会觉得必须有一个更好的名字，这就是我开始使用“黑洞”这个术语的缘由。

恒星离我们如此之远。

黑洞却使人觉得既平常又新奇，这是科学需要想象、需要形象思维的一个例证。关于“引力完全坍缩物体”，知道的人是如此之少；关于“黑洞”，却很快成为了大众语言。

自从约翰·惠勒发明黑洞这个术语后，经常有朋友问：“如果黑洞是黑的，你怎么能看到它呢？”

惠勒回答道：你去过舞会吗？你看到过年轻的男孩穿着黑色晚礼服而女孩穿着白衣裳在四周环绕着，他们手挽手、然后灯光变暗的情景吗？你只能看到这些女孩，所以女孩是正常恒星，而男孩是黑洞。你看不到这些男孩，更看不到黑洞，但是女孩的环绕使你坚信，有种力量维持她在轨道上运转。

西方近几年的科幻作品以掉进黑洞为可怖的幻想，同时又有异想天开者企图穿过黑洞为星际旅行开拓通道。史蒂芬·霍金警告说，你万万不能任性地跳进一个黑洞，这一点也不好玩，“如果你跳进一个黑洞，你会被撕裂并被压榨到完全不存在。然而，在某种意义上可以说，组成你身体的粒子继续在其他宇宙中存在下去。我怀疑对进入黑洞而被压制成像面条的人，知道他的粒子也许还存在，是否会感到一些安慰”。

约翰·泰勒是伦敦国王学院的数学教授，他在20世纪70年代写的一本关于黑洞的畅销书中告诉我们：

实际上，由落到黑洞中心的物体会突然消失这个事实可知，引力和经典物理模型本身包含了它毁灭的原因。现在，当它也许在最后的十万亿亿亿亿亿分之一秒的时间里被极力压缩，就在那一时刻起，时间和空间的性质大大地改变了。而且为了检测那最后的、绝对短暂的时间，随着所有物质流进去并且坍缩，它自身压缩并加热而得到非常高的能量，所以人们必须使用极高能量的效应。换句话说，你要重新经历一遍整个宇宙的开端，你回到了非常坍缩的状态。

在泰勒笔下，黑洞历险记的高潮是如何接近并到达黑洞中心，泰勒用了一个西方和东方人都能接受的比喻：剥洋葱。但，是无穷层数的洋葱，因而准确地说是剥一个永远也剥不完的洋葱，多剥一层少剥一层，甚至剥与不剥都无所谓。问题是谁让你钻进黑洞中的呢？泰勒说：“你不断向黑洞中心接近，但永远不能到达，因为总有新的活动发生。可以想象一个无穷层数的洋葱，你一层一层地把它剥开，在有限的时间里只能剥一层，而你想到达该洋葱的中心。当你每剥一层时，它就是一个新的活动，你可以好比一秒钟剥一层，掉到黑洞去的情景很可能就像是这个样子。”

布勒登·卡特要说得更直截了当一些，他认为在黑洞里结束一个人的生命是非常刺激的方式，他喜欢这样做。这位巴黎天文台的研究主任可能会开启一种新的时髦的自杀方式——跳进黑洞，无论如何这比跳埃菲尔铁塔或塞纳河要舒服得多——我想。

卡特说：“就在你看不到外面世界之前，你会看到一些事件发生，看到它们发生的速度正如烟火表演那么快。虽然你能看到未来发生的每一件事，但是从科学的观点看，它进行得如此之快，你根本没有时间进行分析，这真是令人沮丧。你无法全部吸收，最后事情会爆发得如此快，以致连你本身都被它毁灭。这是结束一个人生命的非常刺激的方式，如果有机会的话，我会采用这种方法。”

霍金认为“量子力学允许粒子逃离黑洞，这是爱因斯坦的广义相对论不能允许的事情”。

爱因斯坦还说过：“上帝不玩骰子。”

霍金指出了爱因斯坦的“双重错误”：“黑洞的量子效应暗示，不仅上帝玩骰子，而且它有时候把骰子丢到看不见的地方去。”（《时间简史续编》）

又是一个夜晚，北京初夏，阴雨将至未至，听得见风，看不见星。

我想象黑洞。

我实在难以想象黑洞。

黑洞封闭着的、辐射着的，应是星之经典。

虽说恒星的演化有“生来愈小寿命愈长”之说，但实际上就连最小的储存得最严实的星也有最后耗尽热能之日。

人世间死了一个人要哭要送葬，有的还要奏哀乐、开追悼会、念颂词，天上的星死了——或者说没了——天又何言？但，那黑洞却又使我困惑，依我这个外行之见，大约可以说黑洞是恒星之死，然而按照霍金辐射却又不能说那黑洞也是死的。我甚至想：在天上，星的生与死有那么严格如人之生死的界定吗？

至少，黑洞是不用埋葬的。

相反，黑洞还能埋葬别的。

再说就算黑洞是大恒星的躯壳，它为什么要留下躯壳？它完全可以火葬，像死人那样一烧了之。而且据约翰·惠勒说黑洞是有温度的——“跟太阳一般大的黑洞温度大约是高于绝对零度的一百万分之一度——很微小，不过仍是有温度”。

我们能不能这样说呢——

恒星死了，黑洞活着。

太阳是第几代星？

在银河系的气体云中，在很早很早很早以前，曾经有过更多更多更多的星星聚集。然而哪怕是直到现在仍时常由膨胀的、脉动的、爆发的星所喷出尘埃和气体补充的这些星云本身，最终也会耗尽自己。

你见过马头星云吗？

这是一堆冰冷的尘云，耸立在发光的热气体之中，犹如草原上昂首嘶鸣的骏马，其实只是流动的气体、尘埃云，它们也被称作宇宙之雾，这些雾比人类在实验室里造成的最高度真空还要稀薄。但，它们喜欢堆积，很深地堆积，遮蔽着星和星系，使整个天空更显得深邃而飘逸。

它们死亡，它们创生。

猎户座星云是一大团大到几乎说不清的气体云，内部包含着几颗发光发热的星，据称这团云也是星球创生之云。

一颗大星闪没了。

一颗幼星闪进来。