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但是如果光是由粒子组成的,人们可以预料,它们正如同炮弹、火箭和行星那样受引力的影响。
起先人们以为,光粒子无限快地运动,所以引力不可能使之慢下来,但是罗麦关于光速度有限的发现表明引力对之可有重要效应。
1783年,剑桥的学监约翰·米歇尔在这个假定的基础上,在《伦敦皇家学会哲学学报》上发表了一篇文章。
他指出,一个质量足够大并足够紧致的恒星会有如此强大的引力场,以致于连光线都不能逃逸——任何从恒星表面发出的光,还没到达远处即会被恒星的引力吸引回来。
米歇尔暗示,可能存在大量这样的恒星,虽然会由于从它们那里发出的光不会到达我们这儿而使我们不能看到它们,但我们仍然可以感到它们的引力的吸引作用。
这正是我们称为黑洞的物体。
[11]
事实上,因为光速是固定的,所以,在牛顿引力论中将光类似炮弹那样处理不严谨。
(从地面发射上天的炮弹由于引力而减速,最后停止上升并折回地面;然而,一个光子必须以不变的速度继续向上,那么牛顿引力对于光如何发生影响。
)在1915年爱因斯坦提出广义相对论之前,一直没有关于引力如何影响光的协调的理论,之后这个理论对大质量恒星的含意才被理解。
观察一个恒星坍缩并形成黑洞时,因为在相对论中没有绝对时间,所以每个观测者都有自己的时间测量。
由于恒星的引力场,在恒星上某人的时间将和在远处某人的时间不同。
假定在坍缩星表面有一无畏的航天员和恒星一起向内坍缩,按照他的表,每一秒钟发一信号到一个绕着该恒星转动的空间飞船上去。
在他的表的某一时刻,譬如11点钟,恒星刚好收缩到它的临界半径,此时引力场强到没有任何东西可以逃逸出去,他的信号再也不能传到空间飞船了。
当11点到达时,他在空间飞船中的伙伴发现,航天员发来的一串信号的时间间隔越变越长。
但是这个效应在10点59分59秒之前是非常微小的。
在收到10点59分58秒和10点59分59秒发出的两个信号之间,他们只需等待比一秒钟稍长一点的时间,然而他们必须为11点发出的信号等待无限长的时间。
按照航天员的手表,光波是在10点59分59秒和11点之间由恒星表面发出;从空间飞船上看,那光波被散开到无限长的时间间隔里。
在空间飞船上收到这一串光波的时间间隔变得越来越长,所以恒星来的光显得越来越红、越来越淡,最后,该恒星变得如此之朦胧,以至于从空间飞船上再也看不见它,所余下的只是空间中的一个黑洞。
然而,此恒星继续以同样的引力作用到空间飞船上,使飞船继续绕着所形成的黑洞旋转。
这些巨兽,在宇宙中飘荡,给宇宙航行带来了巨大风险。
人总是往好的方面儿想。
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