史瓦西和他的黑洞解——1月17日科学史上的今天

2018-01-17作者:科学π工作室, 编著编辑:书问阅读


1915年到1916年,是近代天文学史上最重要的时期之一,这段时间,爱因斯坦完成并发表了《广义相对论的基础》,这是自牛顿发表万有引力理论以来,物理学的一个革命性的进展。令世人惊奇的是,德国天文学家和物理学家卡尔·史瓦西由此得出了引力场方程的解。


16岁的史瓦西就表现出特殊的数学才能,写出的计算双星运行轨道论文具有实际价值。28岁时,被指定为哥廷根大学的数学物理教授,并当上了哥廷根大学天文物理观测站的主任。


1916年1月17日,史瓦西以太阳引力场为模型,计算出了引力场的方程解,后人称它为史瓦西解,这个解对于像太阳系这样的弱引力场十分有效,解释了困扰天文学家近一个世纪的“水星近日点进动”的难题,预测了太阳引力场的光线弯曲效应,为检验爱因斯坦引力理论提供了实验的理论依据。这个结果成为开辟近代天体物理研究的重要理论基础。


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紧接着,史瓦西又证明了广义相对论可以用于解释恒星的结构,首先提出了“史瓦西半径”的概念。通过计算证明,任何一个有质量的物体都有自己“极限的半径”,这就是史瓦西半径,这使史瓦西成为从理论上预言黑洞的第一人,他提出的星体史瓦西半径及黑洞概念对天体物理学具有开创性意义。


在哥廷根时,他领先发展了照相光度学,从中建立了天文学的标准光度计量法,确定了恒星的等级类型,并在此基础上建立了恒星辐射的定量理论。史瓦西也成为天体物理学摄影测光技术的开创人。


1909年,史瓦西发展了微扰方程,研究了几何光程差;1913年,他与玻尔分别独立地提出原子光谱理论,成为原子理论的先驱者;1915年,他与阿诺尔德·索末菲分别独立提出了广义的“量子化定则”,建立了更普遍的电子轨道的定量理论。



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作者科学π工作室 编著
出版清华大学出版社
定价99元
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