03.03 爱因斯坦是如何预测到黑洞的存在的?

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主要是来自于爱因斯坦广义相对论的方程

我们都知道相对论分为广义相对论和狭义相对论,对于黑洞、引力波的预言其实都是来自于广义相对论。那具体咋预言的呢?在爱因斯坦之前,牛顿认为地球绕着太阳转,是因为太阳的引力拉扯着地球,就像我们平时摔耳机一样。不过,爱因斯坦提出了不同意见,他认为地球绕着太阳转是因为太阳使得时空发生了弯曲,地球是沿着测地线在转的。

于是,爱因斯坦提出了广义相对论,其中就有一个方程,用来描述物质间引力相互作用的理论。

这个方程其实并不想我们解方程的那么简单,他其实是个非常复杂的二阶偏微分方程。所以,刚发表的时候,爱因斯坦就觉得一时半会没人能解的出来。

不过,他立马遭到打脸。当时还在一战战场上的史瓦西知道了爱因斯坦的研究后,史瓦西立马开始研究,为了简化计算,他考虑了非旋转的球对称天体,并因此知道了著名的史瓦西解。

如果仔细,就会发现,当r=0以及r=2M处都会有个奇异性。(就是说会出现分母为0,分子不为零的情况,我们上学的时候都知道分母不能为零,其实物理学家在解方程时经常出现这种情况,这也是让他们最头疼的地方。)r=2M通过坐标变换消除了,也就是说r=0的情况可以说是真正意义上的物理奇点,这一点的物理意义也被认为是代表着黑洞的存在。


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