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史瓦西

(2023-05-31 06:16:59)
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人物

分类: 他山之石

史瓦西


1915年12月24日,爱因斯坦收到了从“一战”的战壕里寄来的一封信。信件皱巴巴、脏兮兮,似乎还带着血迹。

爱因斯坦戴上手套,用刀片把信封划开,展开信纸一看,瞳孔便急速放大,心动也开始加速度。看完信,爱因斯坦的心情非常兴奋,也有些复杂。等心情平复下来,他就写了一封回信。此时,爱因斯坦并不知道自己是在给一位死人写信。

来信人叫史瓦西。

史瓦西从小到大都是一个“破坏大王”,用今天的词来说就是“拆迁办主任”。七岁的时候,史瓦西把爸爸的眼镜片给拆了下来,用报纸卷成了一个望远镜,给弟弟看漂亮的土星环。爸爸送他去上钢琴课,他趁老师不在,把琴弦给卸了下来,想找到琴的发音逻辑。在做实验时,也是想起一出是一出。他经常把某个仪器的部件拆下来,另做他用。有一次,他需要一个光阑,就在一个镜头盖上打了一个孔。

1905年,史瓦西到阿尔及利亚去看日全食,由于太过专注,看得太久,弄伤了左眼的角膜,让这只眼睛成了摆设。

爱因斯坦看信的时候,一直觉得是一个奇迹,感觉不太真实。他的相对论才发表了一个多月,怎么会有人这么快就解开了如此复杂的方程。作为发明者,自己只是得到了近似解,而这个人却给出了精确解,极其完美了描述了一个恒星的质量是如何使它周围的空间弯曲变形的。更不可思议的是,这个人的解是在硝烟弥漫的战场上得到的。

爱因斯坦的论文发表后,并没有引起多少反应。而这个人的解一定会迅速提升理论界对相对论的热情,爱因斯坦对此非常清楚。此前,爱因斯坦认为,起码在自己的有生之年,没有人能够给出精确解。

其实,史瓦西十六岁时,就在著名的科学杂志《天文学通报》上发表了一篇关于双星系统轨道的研究论文。不到二十岁,就写出了关于恒星演变的研究成果。在他的左眼失明后,他发表的论文一篇接着一篇,就跟中了邪似的。

史瓦西的思维是跳跃式的。爱丁顿说:“他的攻击力都落在了最想象不到的地方,他智性的贪婪是没有边界的,所有的知识领域都被他涵盖在内了。”

史瓦西坚信,德国有能力成为与古希腊比肩的文明强国,但必须把科学提升到哲学与艺术的高度。他说:“只有像圣人、疯子或神秘主义都那样,拥有一个整体的视野,才能破译宇宙的组织形式。”

 

爱因斯坦在读信的过程中,也产生了深深的怀疑与担忧。在史瓦西的解里,有一些十分奇怪的地方。一颗大质量的恒星,耗尽了燃料,在自身引力的作用下,会出现坍缩。在这个过程中,会出现一个奇点。过了奇点,时间与空间就不是弯曲的,而是被撕碎了。到最后,就成了一个就连光也无法逃脱的深渊,与宇宙的其它部分隔绝开来。

它被称为史瓦西奇点。

宇宙中竟然有这种东西?这是违反常识的,也是难以想象的,还让相对论失去了部分有效性。爱因斯坦不信,史瓦西本人也不相信。为了证明这是一个错误,史瓦西光各种算式就写满了三个大本子,但结论与他想要的恰好相反。他最后写道:任何物体都可以生成奇点,只要它被压缩到足够小的空间。如果是太阳,3000米就够了;地球则需要8毫米,一个普通人则需要压缩到0.000000000000000000000001厘米。

奇点内部,时间可以像空间那样延展,空间可以像时间一样流动。如果有生命存活其中,便能够看到过去和未来。这个发现后来被称为“黑洞”。奇点周围有一道屏障、一个边界,跨过去就是另一个世界。这个边界后来被命名为“史瓦西半径”。

爱因斯坦为史瓦西写了悼词。悼词中说:“其他人唯恐避之不及的问题,他与之战斗。他热衷于发现自然界各个方面的联系,可他之所以寻找,驱动他的是享受,是艺术家式的快乐,是辨认出织成未来之路的线索的幻想家式的眩晕感。”

战争开始时,史瓦西已经年过四十,还是天文台台长,这两个条件中的任何一项都足以让他免除兵役。可史瓦西急于证明自己是一个爱国的犹太人,拒绝了妻子的警告,不听朋友的劝告,自愿入伍。

在战场上,他并没有放弃自己的研究。1915年11月,他在第四十九期《物理年鉴》上看到了爱因斯坦的广义相对论方程,便沉迷于求解的思考运算之中,对周围的一切都心不在焉。一次,敌军已经打过来了,他也没有找掩体,一发迫击炮在他头顶几米远的地方爆炸了,他竟奇迹般地活了下来。

大概是受毒气的影响,史瓦西患上了急性坏死性龈炎。他的病始于嘴角的两个水泡,很快就蔓延到手、脚、脖子、食道与生殖器上。食道中的水泡不允许他吞咽任何固体。他被宣告无法医治,可他解开了爱因斯坦也求解不了的方程。一个月后,史瓦西便离开人世。

天文学家、物理学家、数学家、德军中尉史瓦西在生命的最后时刻给爱因斯坦写信,结尾写道:“如您所见,战争对我足够仁慈。虽有炮火凶猛,我仍可以从一切中逃离出来,在您的思想的土地上进行这次短暂的漫步。”

爱因斯坦不能接受“奇点”存在。一九三九年,他发表了《论多引力质量的球对称静止系统》,详细解释了为什么不可能存在史瓦西的奇点。

可惜,二十世纪最伟大的物理学家错了。

1939年9月1日两位美国物理学家奥本海默和史奈德在第五十六期《物理评论》上发表了一篇文章,证明了史瓦西的解是相对论的一个必然结果。

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