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第10部分

——朝·德拉維爾·德邁駛(Jea de LaVthe de Mhant)

史瓦西解

1915年12月,愛因斯坦發表他的廣義相對論方程後僅一個月,德國物理學家卡爾·史瓦西(Karl Schwarzschild)得到了一個描述球狀物體周圍真空中引力場的解。他從與俄國軍隊作戰的前線給愛因斯坦寄去了自己的文稿,並請求幫助處理發表事宜(他是一名志願入伍的愛國者,在得到這個解時已患了一種不治之症天瘡瘡。他很快就被送回國,並於1916年5月去世)。愛因斯坦大喜過望,回信寫道:“我沒有預料到能得出方程的精確解,您對問題的解析處理令我極為滿意。”

有兩條理由使得史瓦西時空見何極為重要。第一,它是對太陽系中引力場的一個很好的描述。太陽本身近乎球形,其周圍物質的質量很小,以至於可以被看作真空,太陽系中所有光線和行星、香星等物體的運動軌道因而就是史瓦西彎曲時空的測地線(直線在彎曲幾何裡的等價者,見第3章)。這些運動軌道能被計算出來,並與經過太陽附近的光線和行星近日點進動的觀測值精確相符,而這些現象是牛頓引力理論所不能解釋的。

第二,史瓦西幾何又具有普適性,因為它與恆星的型別無關,而只依賴於一個參量,即質量。太陽和相同質量中子星周圍的引力場是同樣的,一個相同的點質量也是如此。

然而困難正是從這裡開始,隨著向點狀引力源的趨近,時空幾何出現奇異行為。更精確地說,奇異性在!臨界距離r=ZGM/c‘�