黑洞宇宙理论最后提出的问题是关于我们宇宙的唯一性。我们的封闭宇宙相对于外
部宇宙是处于什么地位呢？也许可以有一个套一个的宇宙等级，也就是黑洞之中又有黑
洞。最新的物理理论允许这种“气泡宇宙”的存在。
这些有点过度的猜测更像是幻想而不是真实。它们在学术机构的研究工作中并不怎
么受重视，因为它们实在延伸得超出我们的实际知识太远，而对科学的真正进展又没有
什么帮助。或许有一天我们能拥有赖以回答这些问题的理论工具，但是我们决不要欺骗
自己：所有这些理论都建立在想象之上，而现实常常与想象大不相同。为了抓住真实世
界的哪怕是一个碎片，我们必须用自己的脑和手工作，作千百次的测量，而不是依靠那
些过于优美的主意和理论。
已经到了本书的结尾，我们学到了什么东西呢？我想是的，黑洞的出现无疑标志着
一场革命的开始。这是变化着的思想和理论世界的革命，也是恒星、星系和宇宙本身的
命运正在缓慢地展示出来的真实世界的革命。但是所有的革命都有隐藏的危险。作为毛
里斯·梅特林克（Maurice Mae比rlink）一句格言的释义，黑洞一词仍然常常只是掩盖
我们无知的一件豪华伪装。
跪赫罗图
丹麦天文学家埃纳·赫兹普隆（巳nar Her坡prung）和美国普林斯顿大学天文学家
亨利·罗素（Henry Russe阿各自独立地得出了一幅表示恒星的光度与表面温度之间关
系的图（图AI）。每一个温度范围定义出一种光谱型，从高温“蓝”星的O型一直到最
冷的“红”星的M型。太阳是一颗G型星，“黄”色，表面温度为开氏觎皿度。
图上的点并不是无视分布的，它们的位置反映出恒星演化的轮廓。大多数恒星都集
中在一条对角窄带上，称为主序带，主序状态对应着恒星核心稳定的氢燃烧。这个群体
包括着半径和光度都很小的红矮星（半径以太阳半径为单位在括弧中给出）和很亮的蓝
巨星。
另一群星在主序带上方水平地铺开，它们是光度很大但温度较低的红巨星和超巨星。
低光度而又高温度的恒星占有主序带下方的一个区域，它们是已经坍缩的白矮星。
单颗恒星在其演化生涯中会在赫罗图上移动。太阳的演化已在图上表示出来。最初
的收缩过程使它来到主序带，在这里它将度过一生的大部分时光。当核心的氢耗尽时，
太阳将膨胀成为一颗红巨星，半径增大100倍，光度增大1000倍。然后它将进入不稳定
阶段，一胀一编地脉动，光度也起伏变化，同时逐渐地收缩体积和升高表面温度。它的
最后命运是在以行星状星云形式喷射气体之后，作为一颗枯萎的白矮星而缓慢地死去。
比太阳质量大20倍的恒星将沿不同路径演化，其主序阶段的燃烧将更快，然后膨胀
成为红超巨星，再发生超新星爆发而形成中子星或黑洞。最后这两种产物只有极小量的
辐射或完全不发光，因而没有在图上表示出来。
腑秘的赠一鹤翡图与恒星演化的终结
天体在压缩和膨胀两种相反力量的作用下保持平衡。压缩力可以是组成原子和分子
的质子与电子之间的静电引力，或者是总是趋于使天体收缩的万有引力。“热”天体中
的膨胀力是热压力，因为其中心温度很高；“冷”天体中的膨胀力则是由于量子力学的
不相容原理，它在电子或中于密度超过一定值时起支撑作用。
每一个平衡态都由一种质量与平均密度之间的关系来表征，也都有这种或那种相反
的力进入角色。图AZ中的质量和密度都以太阳值（ZX10”克和1克／立方厘米）为参照，
所以太阳是在坐标原点上。
冷天体
由量子力学压力支持的冷星在图中由粗黑线表示。灰色区是被禁止的，因为那里违
反了不相容原理。对于质量小于10刁M的天体，主要的压缩力是静电引力。相应的平衡
态是行星，特征是有一个不依赖于质量的密度，其值与通常物质相等（1克／立方厘
米）。P点表示行星稳定性的限度，近似地对应着木星的质量。在这个限度以上引力成
为主要的压缩力，并给出密度高得多的冷平衡态。
白矮星内部的量子力学压力来自简并电子，密度可达1吨／立方厘米。C点是钱德拉
塞卡极限，即白矮星的最大质量1．4Mop超过这个限度电子变成“相对论性”的，它们
有着接近于光速的速度，而且不能再支撑白矮星。
中子星的内部压力来自简并中子。物质更密集得多，达到原子核的密度矿’克／立
方厘米。E点是中于星稳定性的限度，相应质量是大约3Mgr在此限度以上中子成为相对
论性的，不能再支持星体。对于质量大于3M的天体不存在冷平衡态。
黑洞
黑洞在图中被表示为一条斜线，与密度轴交于E点，与质量轴交于L点。L点正是米
切尔和拉普拉斯所猜想的黑洞：1矿M，l克／立方厘米。由于黑洞态是由引力单独支配，
所有质量和密度的黑洞原则上都可能存在。微型黑洞（图的底部）质量不大，密度却极
高；巨型黑洞（图的顶部）则相反，质量极大，而密度不高。如果该线延伸到质量为
1023M，则相应密度是10“’克／立方厘米，与宇宙中物质平均密度有相同量级，这似
乎意味着宇宙本身可能就是最大的黑洞。
热天体
热星占有白色区。太阳和主序星集中在一条称为热核等温带的狭窄折带上，该带对
应着氢聚变成氦所需要的开氏107度的中心温度。这些星的质量介于0．olMgh 100Mpe间。
恒星演化
恒星由于演化而在质量一密度图上移动，但保持在虚线方框内。图A3是方框区的放
大，表示出恒星在不同演化阶段其中心发生的主要热核反应。
由于引力的控制，恒星演化的总趋势是密度增大（在图中向下移动），而质量丢失、
碎裂、不稳定或爆炸等现象使其质量减小（在图中向左移动）。热星的演化必定以三种
可能的冷态之一为终结：白矮星，中子星，黑洞。
质量小于SM的恒星沿A线移动。在离开氢转变成氦的主序段后，恒星中心的温度和
密度都上升，直至氦能够聚合成碳。碳保持沉寂，恒星最后变成白矮星。质量更大的恒
星的演化轨迹是B线，它们中心的碳能燃烧成为镁，并最后成为中子星。轨迹C是最为假
设性的，它可能表示着质量在25M以上的恒星，在经过了到生成铁为止的所有热核燃烧
阶段后，最终成为黑洞。
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