史瓦西和他的黑洞解

令世人惊奇的是，德国天文学家和物理学家卡尔·史瓦西（Karl Schwarzschild）由此得出了引力场方程的解。

卡尔·史瓦西（Karl Schwarzschild，1873.10.9-1916.5.11） | 来源：Wikipedia

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。

史瓦西解的边界区域示意图 | 来源：Wikipedia

这个结果成为开辟近代天体物理研究的重要理论基础。

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·索未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。

本文转载于《科学历2018科学史上的今天》，由科学π工作室编著，清华大学出版社出版。