首页 理论教育 多云的宇宙:揭秘物理学未解之谜

多云的宇宙:揭秘物理学未解之谜

时间:2023-11-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:1930年,就在全世界的研究者为这种不可能而感到安心的时候,在一艘从印度往英国航行的船上,一位19岁的青年正埋头书写着某个数式。钱德拉塞卡一直在研究名为“白矮星”的星球内部。只要是物质,无论是空气、水、铁,还是白矮星内部的物质,都会随着压缩产生反压力。如果钱德拉塞卡的计算正确的话,当白矮星变成这样时,将失去反压力,难以抵抗自身引力,从而崩溃。突破界限的星体在耗尽燃料后将因难以存续而崩溃。

多云的宇宙:揭秘物理学未解之谜

1930年,就在全世界的研究者为这种不可能而感到安心的时候,在一艘从印度往英国航行的船上,一位19岁的青年正埋头书写着某个数式。这个数式将会震撼天文学界的“大佬”,并让世人承认黑洞的存在。这位青年名叫苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡(1910—1995),当时正前往英国留学

钱德拉塞卡一直在研究名为“白矮星”的星球内部。白矮星的质量与太阳差不多,但只有地球大小,是个高密度天体(但未达到黑洞那种程度的高密度)。白矮星是当时已知的引力最强的压缩物体。

只要是物质,无论是空气、水、铁,还是白矮星内部的物质,都会随着压缩产生反压力。稍加压缩后在较大压力下产生的物质较为坚硬,但随着进一步压缩,则会变为压力不变的软性物质。

钱德拉塞卡运用了几年前刚诞生的最新物理学理论——量子力学来计算该压力,所得出的结果震惊学界。

如果白矮星的质量较大,强大的引力将压缩它,而白矮星物质被压缩的结果就是反而会变成柔软的物质。

要理解这一机制需要了解量子力学和相对论,不过这里仅做简单介绍。

物质被压缩时,构成物质的粒子将被挤压到一个狭窄的空间中。白矮星物质的问题在于构成的粒子是电子。根据量子力学可知,当电子被压缩于狭窄空间时,电子能量将逐渐增强。(www.xing528.com)

像白矮星物质这种极高密度的物质,电子能量一旦过高,运动速度就会接近光速。这样一来,白矮星物质就像充满了近光速粒子的气体一样,而这种由近光速的粒子构成的气体即使受到压缩,压力也不会有太大变化。换言之,它是超出一般的柔软物质。

如果钱德拉塞卡的计算正确的话,当白矮星变成这样时,将失去反压力,难以抵抗自身引力,从而崩溃

得出这一结论时,钱德拉塞卡在船舱里该有多兴奋啊!这是能解明宇宙本质的结论。

只有质量大于某界限值的白矮星才有可能出现这种局面,而宇宙中存在无数质量比这轻的白矮星。根据计算,这些星体能存续的界限值就是“钱德拉塞卡界限”,它约为太阳质量的1.44倍(图2-3)。

图2-3 钱德拉塞卡界限质量

钱德拉塞卡理论也适用于白矮星以外的星球内部。无论是普通的恒星还是《乌云一》中出现的更高密度“中子星”,其质量都有界限。突破界限的星体在耗尽燃料后将因难以存续而崩溃。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈