卡爾·史瓦西-那个解出黑洞的人

1915年，爱因斯坦提出了著名的“爱因斯坦场方程”，简称EFE，这个方程描述了物质和能量所导致的时空弯曲。他认为，这个方程只有近似解，但让他万万没想到的是，居然就有人给出了精确解，这个人，便是卡尔-史瓦西。今天我们就来说说史瓦西的故事。

施瓦西

与爱因斯坦很像，史瓦西也出生在德国的一个犹太人家庭中，家庭是一个普通家庭，但天才的锋芒是遮挡不住的。1890年，年仅17岁的史瓦西便在《天文学通报》杂志上，发表了两篇关于双星轨道的论文。1891年，史瓦西进入斯特拉斯堡大学，后来，他又转学到慕尼黑大学，23岁那年，史瓦西便拿到了博士学位。之后，史瓦西被任命为一家天文台的助理，三年后，他回到慕尼黑大学任职教员。随后，他又辗转到哥廷根大学，担任所谓的“非凡教授”和天文台台长，不到一年，他便晋升为教授。对于天才来说，人生往往就是这么简单。

在哥廷根大学这个世界数学的中心，史瓦西与克莱因、希尔伯特、闵可夫斯基等数学巨擘成为同事，正是在这样非凡的环境中，史瓦西的天才开始彻底爆发了。很快，他就发表了关于电动力学和几何光学的论文，并在天文台主持了一项大规模的恒星调查，研究恒星如何通过辐射的方式进行能量转移，发表了一篇关于太阳大气辐射平衡问题的重要论文。

之后，史瓦西离开哥廷根大学前去波茨坦就任天体物理观测站站长，这是当时德国天文学界最受尊敬也最被期待的职位，而史瓦西完全胜任。1910年，哈雷彗星造访地球，史瓦西进行了深入的研究，同时在这一时期，他又在光谱学领域做出了重要贡献。40岁那年，史瓦西被选为德国科学院院士。

但正所谓：一个人的命运也要考虑到历史的进程。就在史瓦西开始爆发学术光芒的时候，时局却发生了重大变化。1914年7月28日，奥匈帝国向塞尔维亚宣战，第一次世界大战爆发。两天后的7月30日，俄国宣布针对德国进行全国总动员。8月1日，德国向俄国宣战，2日，德军进攻卢森堡，3日，德国向法国宣战，4日，向比利时宣战。同日，英国向德国宣战。在纷乱的时局中，德国始终处于风暴的中心，而参军入伍报效国家，自然就成为了当时德国青壮年最流行的爱国举动。在这批人中，便有41岁高龄的史瓦西，老史毅然决然地投笔从戎了。

当然了，作为一位已经声名鹊起的科学家，史瓦西在战争中干的活也要和科学有点关系才行。于是，他被派到比利时，担任一个气象站的站长。之后，他被调到法国，到炮兵部队去计算弹道，这种事儿对史瓦西来讲都是小菜一碟。不过没过多久，他又被派到东线战场，从此踏上了俄国大地。

广袤而寒冷的俄罗斯堪称德军的地狱，在两次世界大战中，都葬送了数以万计的德军士兵。但让人想不到的是，德国科学院院士、炮兵中尉史瓦西，正是在这个枪林弹雨的地狱中，绽放出了属于自己的最耀眼的物理学光芒。

到俄国没多久，史瓦西就完成了一篇关于普朗克量子理论的论文，在论文中，他论证了“斯塔克效应”是可以从量子论的公设中得到证明的。所谓的“斯塔克效应”，就是指在电场中，氢的谱线会分离，且分离程度与电场强度成正比。

1915年11月25日，爱因斯坦发表了“爱因斯坦场方程”，由于爱因斯坦沿用的是传统的直角坐标系，所以对一个对称的、不自旋、不带电荷的有质量球体进行计算，只能给出一个近似解。但史瓦西则另辟蹊径，他引入的坐标系类似于极坐标系，在物理学家看来，方程由此变得优雅，更为重要的是，人们有可能求出精确解了。

1915年12月22日，在天寒地冻的俄国前线，史瓦西将论文寄给了爱因斯坦，爱因斯坦的回信很快就到了，信中爱因斯坦说：你给我搞得这个东西啊，excited！

爱因斯坦场方程的这个精确解，从此被命名为“史瓦西度规”，这也正是爱因斯坦场方程的第一个精确解。随后，史瓦西发出了第二篇论文，其中给出了“史瓦西内解”，以及计算黑洞视界半径的公式，由此，黑洞的视界半径便被称为“史瓦西半径”。

简单来说，史瓦西设定了这样一个天体，它的电荷量为0，也就是它呈电中性，它的角动量为0，也就是不自转，宇宙常数也为0。这本可以用于描述地球和太阳之类自转缓慢的天体，但如果它的质量增大到足够大之后，它的逃逸速度将超过光速。这就意味着没有任何东西能够逃出它的魔掌，所以它本身也无法被看见，这就是“黑洞”。

可惜的是，虽然史瓦西的解必然会带出黑洞的概念，但注重实践和观测的他，却无论如何也不愿意接受。他认为，这个数学上的解根本就没有对应的物理意义，他不相信黑洞是真实存在的。遗憾的是，老天并没有给这个创新观念的发明者本人——史瓦西——以足够的时间，去仔细理解他所揭示的到底是什么。

天妒英才，躲得过严寒的天气和生猛的俄军，但却躲不过令人束手无策的疾病，这个疾病便是“天疱疮”。天疱疮是一种棘手的自体免疫疾病，人体内的免疫系统本该用来对付外来的病原体，但在某些情况下，免疫系统也可能会对自身机体发动免疫攻击，这就是所谓的自体免疫疾病。这类疾病直到今天，治疗起来仍然非常不易，更不用说100多年前的东线战场。很快，史瓦西的病情严重起来，1916年3月，它被送回德国的家中，仅仅2个月后，便撒手人寰。史瓦西，就像一颗陨星一样，在瞬间的灿烂之后，就永远地消失在了茫茫的夜空之中。

好在，他的祖国并没有遗忘他。1960年，德国科学界在图林根邦陶腾堡地区建立了以史瓦西命名的“卡尔-史瓦西天文台”。庆祝天文台成立的献词中说道：史瓦西是近百年来最伟大的德国天文学家。

而在天文台成立的前一年，1959年，德国天文学会专门设立了“卡尔-史瓦西奖章”。首位获此殊荣的，是一位专注于恒星结构与恒星演化的德裔美籍天文学教授，他的名字叫马丁-史瓦西，他，正是卡尔-史瓦西的儿子。

马丁-史瓦西

现在，我们再让时光倒流105年，在1913年，史瓦西被选为德国科学院院士时，他作了这样的发言：数学、物理学、化学、天文学，都是同向前行的，无所谓谁落在后面，也无所谓谁在前头并施以援手。而天文学，与这个精确科学组成的圈子，有着最紧密的关联。数学、物理学、天文学构成了一个知识，它就像希腊文化一样，只能作为一个完美的整体而被理解。也许，这就是史瓦西心目中的科学吧。

科学是大自然的夜明珠，而科学家或许只是夜幕，好让它更能显现的出。

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