超新星

無(wú)論哪種理論正確，這種最早的龐大怪異的恒星都存在過(guò)，而且在再電離時(shí)期，它們對(duì)周?chē)挠绊懸参唇Y(jié)束。我們已經(jīng)看到它們的壽命短暫，而其滅亡的過(guò)程卻很激烈。不像正在等待我們太陽(yáng)的相對(duì)平靜的未來(lái)，這些巨星的終點(diǎn)是災(zāi)難性的爆炸。

一顆恒星的外層是由中心發(fā)生的核反應(yīng)所產(chǎn)生的能量來(lái)支撐的。當(dāng)這一過(guò)程的燃料耗盡時(shí)，外層就會(huì)坍塌，增加了內(nèi)部核心的壓力和溫度。這種變化會(huì)使得以前一系列反應(yīng)所生成的氦核互相碰撞、反應(yīng)并結(jié)合成更重的元素。同時(shí)，內(nèi)核外圍的氫還在繼續(xù)燃燒，其結(jié)果就像一層層的洋蔥一樣，重元素不斷地在中心形成。最后，鐵的產(chǎn)生中止了這個(gè)循環(huán)。鐵原子核是最為穩(wěn)定的，當(dāng)它們相互碰撞時(shí)會(huì)損失能量而不是釋放能量。一旦一顆巨型恒星生成了鐵核，就沒(méi)有什么能夠阻止外層向內(nèi)的坍縮。很快一個(gè)致密的核心形成了，沖擊波激蕩在星體內(nèi)，將其余的物質(zhì)向外拋出，一個(gè)光和熱的巨大爆炸發(fā)生了，這就是我們看到的超新星。

超新星的爆發(fā)已經(jīng)相當(dāng)猛烈，更厲害的是特超新星：無(wú)比巨大的恒星由于同樣的原因發(fā)生的爆炸。這也還不是最極端的情況。我們所知的最具災(zāi)難性的事件叫做伽馬射線暴。

相對(duì)論——觀測(cè)者的指南

黑洞的物理學(xué)通常是用廣義相對(duì)論的語(yǔ)言來(lái)描寫(xiě)的，所以值得花點(diǎn)時(shí)間做些了解。根據(jù)愛(ài)因斯坦的理論，兩個(gè)擁有各自獨(dú)立的參考系的觀測(cè)者，當(dāng)相對(duì)加速（或減速）時(shí)，它們的時(shí)標(biāo)無(wú)法保持一致。換句話說(shuō)，我覺(jué)得經(jīng)過(guò)了10秒鐘，而如果你正在加速離開(kāi)我，那么會(huì)感到只過(guò)去了6秒鐘。

人們首先會(huì)想到“哪個(gè)人是正確的”，然后去檢查時(shí)鐘是不是被動(dòng)了手腳。然而相對(duì)論明白無(wú)誤地告訴您，兩者都是對(duì)的，這里面沒(méi)有人施展詭計(jì)。不同觀測(cè)者的時(shí)間確實(shí)在以不同的速度流逝。不過(guò)一些常識(shí)性的原則被保留下來(lái)。例如兩人觀察到的事件發(fā)生的順序是一致的。故而盡管可能其中一人看到A在B之前一分鐘發(fā)生，而另一人看到A和B同時(shí)發(fā)生，任何人不可能看到B先于A發(fā)生。所以因果關(guān)系保持不變。但許多其他我們認(rèn)為是理所當(dāng)然的常識(shí)都不再成立了。

為什么在日常生活中從未經(jīng)歷過(guò)這種類(lèi)似悖論的事情？為什么我們從未見(jiàn)過(guò)時(shí)鐘在以不同的速率走動(dòng)？答案是，我們很幸運(yùn)沒(méi)有生活在黑洞附近。在沒(méi)有極端的加速度，或接近光速的高速，或非常巨大的質(zhì)量聚集在一起的條件下，這些改變微乎其微，牛頓的運(yùn)動(dòng)定律可以很好地得到符合。愛(ài)因斯坦并沒(méi)有去證明牛頓錯(cuò)了，而是擴(kuò)展了牛頓的思想，使之在更為極端的情況下依舊準(zhǔn)確。