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第13章 黑洞1（第2页）

我们的太阳大概足够再燃烧50多亿年，但是质量更大的恒星可以在1亿年这么短的时间内耗尽其燃料，这个时间尺度比宇宙的年龄短得多了。

当恒星耗尽了燃料，它开始变冷并收缩。

随后发生的情况只有等到20世纪20年代末才首次被人们理解。

1928年，一位印度研究生——萨拉玛尼安·昌德拉塞卡——乘船来英国剑桥跟英国天文学家兼广义相对论家阿瑟·爱丁顿爵士学习。

（据记载，在20世纪20年代初，有一位记者告诉爱丁顿，说他听说世界上只有三个人能理解广义相对论。

爱丁顿停顿了一下，然后回答：“我正在想这第三个人是谁？”

）在从印度来英国的旅途中，昌德拉塞卡算出了在耗尽所有燃料之后，多大的恒星仍然可以对抗自己的引力而维持本身。

这个思想是说：当恒星变小时，物质粒子相互靠得非常近，而按照泡利不相容原理，它们必须有非常不同的速度。

这使得它们相互散开并企图使恒星膨胀。

因此，一颗恒星可因引力的吸引和不相容原理引起的排斥达到的平衡，而保持其半径不变，正如同在它的生命的早期引力被热平衡一样。

然而，昌德拉塞卡意识到，不相容原理所能提供的排斥力有一个极限。

相对论把恒星中的粒子的最大速度差限制为光速。

这意味着，当恒星变得足够密集之时，由不相容原理引起的排斥力就会比引力的作用小。

昌德拉塞卡计算出，一个质量比大约太阳质量一倍半还大的冷的恒星不能维持本身以抵抗自己的引力。

（这质量现在称为昌德拉塞卡极限。

）苏联科学家列夫·达维多维奇·朗道差不多同时得到了类似的发现。

这对大质量恒星的最终归宿具有重大的意义。

如果一颗恒星的质量比昌德拉塞卡极限小，它最后会停止收缩，并且变成一种可能的终态即“白矮星”

。

白矮星的半径为几千英里，密度为每立方英寸几百吨。

白矮星是由它物质中电子之间的不相容原理排斥力支持的。

我们观察到大量这样的白矮星。

围绕着天狼星转动的那颗是最早被发现的白矮星中的一个，天狼星是夜空中最亮的恒星。

朗道指出，恒星还存在另一种可能的终态。

其极限质量大约也为太阳质量的一倍或二倍，但是其体积甚至比白矮星还小得多。

这些恒星是由中子和质子之间，而不是电子之间的不相容原理排斥力支持的。

所以它们叫做中子星。

它们的半径只有10英里左右，密度为每立方英寸几亿吨。

在第一次预言中子星时，没有任何方法去观察它。

实际上，它们很久以后才被探测到。

另一方面，质量比昌德拉塞卡极限还大的恒星在耗尽其燃料时，会出现一个很大的问题。