二
蜗牛似的海轮终赶不上太阳西沉的步伐，似火的骄阳把天幕让给了幽冷的星斗。同行的朋友都去酒吧和舞场打发难捱的夜晚去了，甲板的孤寂唤起钱德拉对母亲的思念，头顶璀璨的群星也同情地眨巴着眼睛。成功，成功是对母亲最好的慰藉；星星，星星是钱德拉编织成功花环的材料。
满天的“星星”，除了少数几颗太阳系的行星外，每一颗都是一个炽热的“太阳”，在以亿年计的漫长岁月里不停地燃烧，在宇宙中辐射着巨大的能量。高温下物质粒子将具有更大的争取自由的能量，一锅水加温到100摄氏度水分子都会变为水蒸气蒸发，如果是一个堵塞了排气阀的高压锅它们能把这口锅给炸飞喽。而“星星”，准确说恒星，以千万度甚至以亿度计的高温，物质粒子怎不在宇宙间“自由飞翔”呢？对，万有引力——巨大的引力把无数炽热的物质粒子束缚在特定边界的空间中，成为一团熊熊燃烧的火球，我们叫它们作“恒星”。 但恒星的燃料再多也有燃尽的时候，那么恒星的命运将如何？根据地球人的经验，无非变成地球一样的固体，因为我们地球也曾是一团炽热的气球。事情恐怕没有那么简单。
二十世纪末，天文学家就发现了天狼星（恒星）有一颗亮度只有它万分之一的伴星——“天狼星Ⅱ”。通过对各种观察数据的综合分析，得出一个惊人的结论：这颗体积比地球还小的伴星（图19.1），却拥有着太阳质量的1.05倍，物质的平均密度达到每立方厘米4吨（而地球上的水每立方厘米只有1克）！如果用这个伴星的物质来造你，又要保持体重不变，你妈妈就只能用大功率显微镜找你回家吃饭了。
图19.1 天狼星Ⅱ、地球和太阳大小的比较
燃烧的恒星靠离散分子的热运动抗衡引力收缩，是为热压力；固体物质靠原子间的斥力抗衡引力收缩，是为“岩石压力”。然而最重的矿石也就每立方厘米二十几克，无论如何也解释不了每立方厘米几吨重的物质现象——经典物理对白矮星现象失效！1926年，福勒（狄拉克的导师）发表论文《论致密物质》，用刚刚诞生的量子力学对白矮星现象作出了合理的解释。钱德拉把这篇论文带到了船上，此时再一次重温。
我们知道，物体由分子最终是原子组成。由波尔的量子化原子模型和泡利的不相容原理我们知道，原子的体积是靠电子云撑出来的。尽管原子核的质量占到了原子总质量的99%以上，体积却只占大约十万分之一。如果说原子是一个西瓜，说原子核是芝麻恐怕都说大了。正是有了不相容原理，核外电子步步为营层层设防，抵御着一切来犯之敌，使物体有了形状和硬度。在地球上讨论原子物理，我们基本不用考虑万有引力，但当一个天体的质量可以与太阳质量比拟的时候，这个因素就不可忽略了。一旦恒星燃料燃烧殆尽温度下降，恒星就会收缩，因而更加致密。我们知道万有引力是叠加的并且与距离的平方成反比。收缩的过程每一个原子承受的引力就会指数化地增长，到了一个阈值原子会被“压碎”——电子脱离原子核而成为自由电子，原子核则成为暴露在光天化日之下的“裸核”。这时候恒星就不是可以想像的“收缩”了，而是崩溃式的——“坍缩”！ 天狼星Ⅱ上显然是发生了这样的坍缩，否则无法解释如此高的物质密度。
问题是，坍缩会到此为止吗？理论上不会。因为坍缩会导致引力指数化的增大，而引力增大又会加剧崩溃式的坍缩，这种互为放大的正反馈作用，一般都会有毁灭性的悲剧结果。天狼星Ⅱ，同样太阳以及一切恒星，向何处去？它们的归宿是什么？
原子被压碎后，电子脱离原子核的一元化领导而分崩离析，乱成了一锅“电子粥”，而核子就是浮游在粥里的“肉丁”，经典物理的原子斥力失去了基础。然而，电子还是自旋为半整数的“费米子”，依然遵守不相容原理，服从费米—狄拉克统计，不能占据相同的空间。电子之间因不相容原理而产生的空间排斥力，就形成了“电子简并压力”。简并压力是由不确定性关系式（△q·△p≈h）决定的，恒星的坍缩导致物质密度加大，而密度大意味着电子的活动空间即位置不确定性△q的减小，从而动量的不确定值△p逻辑地增加——△p≈h/△q。真是太神奇啦！引力和坍缩互为放大的恶性循环被打破了！坍缩加剧的结果是电子动能的猛增也就是电子简并压力的加大，一直大到简并压力＝万有引力时，坍缩就停止啦！如此睿智和善解人意的设计，无怪乎斯宾诺莎要把神奇的自然称为全智全能至善的“上帝”。
福勒的研究表明，恒星坍缩最终会导致电子简并压力与万有引力平衡的稳定态，这种稳定的天体就是“白矮星”。福勒的结论是，白矮星就是宇宙一切恒星的唯一终态。恒星总算有了一个稳定的归宿，避免了一个无限坍缩的恐怖结局，天文物理学家对地球人也有了个交待，大家长嘘了一口气——哎，总算有惊无险！
夜间凉爽的海风吹过，钱德拉的思维似乎也变得更加清晰。白矮星简并态构筑的防线难道就那么固若金汤吗？简并压力的增加似乎是无极限的，△p≈h/△q，当位置的不确定值△q趋向于无穷小时，动量的不确定值△p就会趋向于无穷大。可是，加进相对论的考虑呢？钱德拉心里突然一激凌：对呀，极限是存在的！电子被束缚在越来越小的空间，它们的速度会越来越快，速度的增加，根据经典力学，固然是增加物质的动量，而根据相对论，还有另一种效应——转化为质量，而质量的增加将成为加速的阻力！由此观之，简并压力不见得一定是线性增加的。对，必须把相对论和量子力学结合起来考虑恒星坍缩问题！
量子力学与相对论的结合，何其艰难而伟大的事业！德布罗意和薛定谔都有过不成功的先例，狄拉克，几百年才出一个的天才，才得到一个二者结合的方程。就凭你，一个落后国家的大学生，还在颠簸的海轮上？好在19岁还是一个不知天高地厚的年龄。
钱德拉也顾不上在甲板上纳凉了，钻进闷热的船舱里挥汗如雨地计算。他计算出，在天狼星Ⅱ的密度下，电子速度将达到光速的0.57倍，还可以不考虑相对论效应，天体每收缩1%，能产生5/3的压缩阻抗，足以平衡引力的增加。这是白矮星能保持稳定的理论基础。但在思想中把电子的速度继续加速到接近光速，考虑相对论效应，同样的收缩率将只能产生4/3的阻抗，这样的阻抗将跟不上引力增加的步伐，引力最终会像当初压碎原子一样击溃简并防线，新一轮的坍缩又将开始！现在再计算，多大质量的恒星，才能有足够大的引力，以达到阻抗增速的拐点。
海轮行驶了半个多月到达意大利的威尼斯，然后从这乘火车于1930年8月19日到达伦敦。这时他已经计算出了白矮星的极限质量——太阳质量的1.4倍，换言之，只有这个质量以下的恒星，才能维持简并压力与万有引力的平衡，超过这个极限，恒星会进一步坍缩。以后科学界称之为“钱德拉塞卡极限”。
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