从恒星到黑洞
2002-04-29王永宽
飞碟探索 2002年6期
关键词:质量
王永宽
1767年,丹麦天文学家罗麦首次证明了光速是有限的这一事实,为100多年后预言黑洞的存在创造了条件。否则,人们是无法理解引力场将对光粒子产生影响这一效应的。
一般认为,英国的约翰·米歇尔是最早对黑洞的存在做出预言的人。他于1783年发表文章指出,一个有足够大质量和密度的恒星,同时也拥有强大的引力场,甚至从恒星表面发出的光线也会被这个引力场吸引回来。15年后,法国天文学家拉普拉斯也独立地提出了类似的观点:“一个密度如地球,而直径为250个太阳的发光恒星,由于引力作用,将不允许它的任何光线到达我们这儿。由于这个原因,宇宙中最大的发光天体也许不会被我们看见。”
其实,理解这种现象并不困难。我们从地面向上抛出一个石头,由于重力的作用,它最终会落下来。然而,如果这块石头的初速度达到或超过了地球的脱离速度(每秒11.2千米), 就会摆脱地球的引力进入行星空间成为一个人造天体。这一速度来自公式
V=,其中,G是引力常数,为6.672 59×10-11m3/(kg·s2),M是天体的质量,R是天体的半径。太阳的质量为1.989×1033克,半径为6.962×108米,根据这一公式可以计算出太阳表面的脱离速度大概是每秒617千米。这远远小于光速C,所以光线能轻而易举地克服太阳的引力场,我们也因而能够看到灿烂的阳光。如果当脱离速度V等于光速C时,上一公式就变成:
Rg=2GM/C2。Rg被称为天体的引力半径,也就是说一个质量为M的天体,半径如果小于Rg,它的脱离速度就大于光速,因此天体发出的光就不会逃出它的引力场,那么这个天体就成了“黑”的。……
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