矮星和黑矮星。中子星和脈衝星，都是恆星的殘骸，都還不算太搗亂，黑洞呢？米切爾和拉普拉斯猜想到巨大的不可見恆星可能存在，但他們既不知道這種星形成的機制，也沒有考慮到太陽質量的黑洞。他們沒有後來才發展起來的量子力學和廣義相對論的知識。

黑洞作為引力坍縮的一種可能結果而重新出現是在1939年，那時美國物理學家羅伯特·奧本海默（他已為中子星理論作出了貢獻）和哈特蘭·施奈德（Hartland　Snyder）在用廣義相對論方程研究一種球對稱和沒有內壓強的簡化“模型星”的坍縮。他們發現，在一定情況下引力是如此之強，以至於不可能有穩定的中子星形成。沒有任何力量能夠阻擋星體的坍縮，直至成為一個體積為零密度為無限大的“點”。遠在達到這種狀態之前，收縮的恆星就停止了與外部世界的一切通訊。

關於恆星黑洞存在的理論預言因而建立在以下三個要點上：

1．自然界沒有任何力能夠支撐3M以上質量的“冷”物質，即已經停止熱核反應的物質。

2許多已觀測到的熱恆星的質量遠遠超過3M

3，大質量恆星消耗其核燃料並經歷引力坍縮的時間尺度是幾百萬年，所以這樣的過程已經在已有1最佳化年以上高齡的銀河系裡發生。

上述論證的弱點是假定大質量恆星能產生出一個質量超過中子星穩定限度的簡併核心——唯有它坍縮。已知最大的恆星質量達到10M（現在的紀錄保持者是一顆稱為HD698的恆星，其質量為113M人另一方面，所有恆星在演化過程中都以星風形式丟失一部分質量。對太陽和其他不很大的恆星來說，這種丟失在主序階段是很小的，質量拋射主要以行星狀星雲的形式發生在核演化的末期。然而，有很好的理由認為，很大的恆星從誕生開始就拋射大量物質。我們對這個問題現有的理論和觀測知識都還不足以得出確定的結論，甚至也還不能排除這樣一種極端的假設，即無論恆星的初始質量有多大，星風造成的質量損失總能使其質量減小到3M以下，如果是這樣，超新星中黑洞的形成就根本不可能了。

但是，如在第4篇中將會看到的，我們相信質量為幾個M＆的黑洞已經在一些X射線源中被確實探測到了。以我們目前的知識，更合理的看法是，所有母體星質量為l（k──100。的超新星將要麼產生中子星，要麼產生黑洞。由高效計算機計算的關於超新星爆發的精細模型表明，有兩種可能形成黑洞的情況。

1．當簡併核心的質量大於中子星穩定限度時，坍縮將直接導致黑洞形成，但是不知道是否伴隨有物質的噴射（恆星外層不像中子星的情況那樣從堅硬核上反彈）。

2．當核心質量小於臨界值而拋射的質量又很小時，首先是形成中子星，但是它不能支撐外層的重量，於是再坍縮成黑洞。

除了這兩種超新星中幾倍Mpe量的黑洞形成的可能性外，還有一種在長時間中分階段進行的可能性。首先有一個由超新星形成的中子星，接著的一個很長階段是中子星捕獲物質並堆積在其表面上（最有利的情況顯然是在雙星系統中），直到總質量超過穩定限度。這種機制與白矮星轉變成中子星相似，要使它行得通，還要求堆積的氣體不會像新星那樣被星體表面的核反應炸散。

總之，在恆星演化的旅途上，黑洞的出現標誌著引力在恆星一生中的控制作用取得了最後勝利（見附錄對，但遠非於此，引力還支配著宇宙中物質所有更大的集會形式。我們在後面將看到，一個密集星團的演化也會導致其核心的收縮，並形成質量不再只是幾個M，而是上千、上百萬、甚至上十億M的黑洞。我們還將看到，黑洞可以由吸取物質而增大，可以從一個矮星變成巨星，變成米切爾和拉普拉斯所想象的那種不可見星；另一方面，又有很小的黑洞，它們太輕了，不能由自身重力下的均縮而形成，而是由只有早期宇宙才能產生的巨大外部壓力擠壓而嘰

黑洞是一種奇怪的殘骸，它一旦形成，就不再是“死”的，而是註定有一個滿是“大吵大鬧”的新生命。本書的後一半將細說其詳。第三篇：光的消逝

如果誰想要同相對論分手，請到此止步，否則他就走上了通向新物理（經典的和量子的）世界的道路。現在出發！——哈里森（B·Ham－，n），索恩（巫·Thorne），瓦卡偌（M·WakanO），惠勒（J·WheelerX）（1965）

第九章　視界

在廣漠沉寂的星空裡，我們為失去的太陽悲泣…