第六百零六章 无界

    李谕同时收到爱因斯坦时间相隔一个多月两封信，很快也知道史瓦西得出了第一个广义相对论场方程解，——黑洞。

    此前提到过，场方程虽然看起畜无害，但它实际上10个未知数张量方程。准确说，由10个方程组成阶非线偏微分方程组！

    张量个非常好数学工具，可惜普通想理解太了，只少数纯理科专业才会接触。只需要知道它个非常难以求解微分几何方程就。

    微分几何大名说过很多次，就连韦神都在搞，千禧年七大数学问题里也两个微分几何领域。

    种方程通解，只特殊解。

    也就要设定边界问题、初始条件等等，然得到相对应一个特解。

    史瓦西得到，就历史上第一个广义相对论场方程解，即史瓦西解。

    它也场方程最出名一个解，因史瓦西通过广义相对论在理论上完美推导出了黑洞存在。

    黑洞东西虽然到十一世纪时仍然非常神秘，但确实多新鲜东西。

    早在十八世纪，拉普拉斯就通过计算发现，一个具地球同样密度，直径太250倍明亮天体，它发光线将被自己引，而能被们看到。

    所以宇宙当中最明亮天体，&xe001很可能看见。

    最一句话挺哲学高度。

    拉普拉斯给出了黑洞史瓦西半径公式，即r=2g/（最光速平方）。

    公式错，与世用广义相对论推导出一样，只过拉普拉斯推导过程错。

    他通过把光假设成粒子计算得出。——话说那时候欧洲大陆科学家普遍支持光波动说，拉普拉斯一点多少那一点“离叛道”。

    下史瓦西方法当然就正确了。

    此时史瓦西正在德军役，处于东线战场，与俄军对峙。

    史瓦西速度相当快，得出个结果距离爱因斯坦发表广义相对论场方程仅仅过去到一个月。

    爱因斯坦收到封自战壕前线信时，破旧褶皱信封上覆了尘土，寄件姓名被一大块血迹盖，打开才看到名字：卡尔·史瓦西。

    “如您所见，战争对算温柔，尽管在远距离内能听见猛烈枪声，但请允许在您思想园地中进行次探索。”

    ——可惜战争对史瓦西并温柔，几个月，他就死于疾病。

    史瓦西在计算过程中，尽可能简化了初始条件，计算了一个非旋转球形恒星外部时空曲率，然得出，如果一颗恒星所质量都被压缩到一个足够小空间（世称史瓦西半径）中，那所计算似乎都失效了，时空将无限地自行弯曲下去。

    对们太而言，如果它所质量都被压缩到足三公里半径内，种况就会发生；而地球则需要压缩到大约两厘米，也就差多一个弹珠那大。

    在种况下，史瓦西半径内任何东西能够逃脱引力牵引，甚至连光其他形式辐也行；时间也将延缓到停滞。换句话说，在外面观察者看，史瓦西半径附近旅行者似乎被冻结了，驻足前。

    由于史瓦西死得太早，得及做更多研。

    而且史瓦西解刚提出时候，引起太多重视，对当时说，真点难以理解，会一个密度无限大奇点？

    啥玩意？！

    而且宇宙学者天体物理学并发展到对应层次。最少要知道电子简并压下白矮星，以及中子简并压下中子星，才能进而从理论上推测黑洞存在。

    一个挺长过程，大概1939年，才由奥本海默盖棺定论（续要继续等待天文观测）。再就霍金等对黑洞更深一层研。

    而目前连中子都被发现，很难从形成机理上去讨论黑洞。

    过倒可以针对黑洞一些奇特质进行讨论。

    于李谕写了一篇关于广义相对论下黑洞解一些趣质预测。

    比如那个很多都知道黑洞事件视界：只要物质进入事件视界以内，就别想出了，只能被到奇点。

    就，事件视界以内时空坐标互换，事件视界其实个等时面。在常规意义上，一个圆形，从边到圆心，个空间下半径；但对于黑洞说，从事件视界到奇点，&xe001个时间坐标。

    个质仔细琢磨琢磨蛮意思，也很重要。

    奇点成了时间终点，而时间能溯，只能向前（向前速度可以变化），因此物质进入事件视界只能奔向奇点。

    假如你开着飞船掉进黑洞，管向哪个方向加大引擎马力，只会让你更快地掉到奇点，因那时间流向。

    就导致事件视界与黑洞间必然真空状态，——任何东西都掉入奇点了。

    另外，李谕在文中讨论了一下引力红移。

    他早在第一次去哈佛天文台时，就提到过红移。

    简要复习一遍，红移就离们远去，从物理学角度说就波长变长。

    挺好理解，生活中例子就一辆汽车向们驶然离去。向们驶，音调会变高，即频率变大，波长变小，蓝移；离们远去，正好反过，音调会变小，即频率变小，波长变大，红移。

    最常见多普勒红移，但知道原理就足够，举一反三呗。

    黑洞导致相对论下引力红移。

    也难理解。

    咱主要讨论光。

    首先记一点，光子从诞生初设定就速度永恒变（质量），永远光速c。

    黑洞属于强引力场，光子想要逃脱引力束缚需要付出代价。由于光子速度变，据光子能量公式：e=hf（f就频率），它只能牺牲一点自己频率。

    ——频率降低，波长就增加了，也就红移。

    理解到一步，就自然而然能够明白引力时间膨胀。

    看过大名鼎鼎《星际穿越》应该记得，主角在太空中寻找适宜类居星球过程中，曾到过一个强引力场下星球，在星球上只停留了很短时间，外面过去好几年。

    就强引力场中时间变慢，即引力时间膨胀。

    同样难理解：时间定义就铯频率，1秒个周期。

    强引力场下，频率变慢，一秒钟就变长了。

    物理学好处就如果只讨论物理意义，那深奥，也很意思，比较容易科普，长很多见识。

    数学相对而言就复杂太多，纯粹考验智商，会就会，会就会。推导过程又能省略者出错，听个高考最一道大题解析只要稍留神就会跟上，就用说更高深数学了……

    李谕仅仅讨论了些黑洞质推广内容，对于当下场方程说非常深度。

    至于什旋转黑洞（克尔黑洞）就复杂了太多太多。玩意对现代说都点超出认知，因旋转黑洞中间个奇点，而个奇盘。

    仅仅奇盘两个字就很难理解。

    更过分，如果黑洞旋转得足够快，克尔黑洞奇盘就会越越大，视界可能消失，奇盘就从事件视界里露出了。

    在数学上被允许。

    过就很恐怖了：因奇点物理质可知，如果外部观察者可以直接看到奇点，就会导致时空因果关系错乱。

    所以着名广义相对论专家罗杰斯提出过一个猜想，叫做宇宙监督猜想，就宇宙中存在一个监督者，允许种奇点露出。

    听起点《三体》中神级文明感觉。

    除了黑洞内容，李谕写了一些关于广义相对论下宇宙猜想。

    比如对爱因斯坦那句“宇宙限而无界”探讨。

    相对论少东西值得说道说道，个“宇宙界而无边”就一个非常关键点。

    很多应该都样困惑：宇宙到底多大，无限？如果限，宇宙外什？

    个问题从几千年前就困扰类，现在算了一个初步答。

    “限”，说就宇宙限。

    一个充星体和其他物体绝对无限宇宙可能存在，因那样一，每一点都会受到无限大引力引，四面八方都会无限光在闪烁，整个夜空将明亮。

    一点大名鼎鼎奥伯斯佯谬早提及：如果宇宙静态且无限，那夜晚天空应该和白天一样亮，因所恒星照度积分，肯定收敛。

    至于“无界”，即无边界，可以理解：一个在空间中某个随机位置漂浮着限宇宙也可想象。如果样，恒星和能量又从宇宙中散逸，从而使宇宙耗尽枯竭，靠什维持？

    因此，宇宙只能限但无边界。

    按照广义相对论，宇宙中物质引力使空间弯曲，在宇宙膨胀过程中，引力使空间（其实整个四维时空）完全折到自身，导致个系统封闭而限，但尽头边界。

    也就一个四维空间下一个三维超球面。

    据个结论，再讨论个弯曲宇宙外什，其实就意义了。

    就比如在莫比乌斯环上一只维蚂蚁，可能理解外面到底什样子。

    虽然能够用数学猜想四维空间，但在现实意义角度，追问们弯曲宇宙三维空间外世界什样真心意义，更可能答。

    篇文章对李谕说，费太大功夫，——任何一个十一世纪理工科学生都能够完成，甚至能发到《science》种级期刊上。

    要深，相对论会像量子力学那曲折。

    李谕写得十分通俗，发表很多都能看懂，估计能引起小讨论。

    ——

    美国物理学会，迈克尔逊会长正组织一场研讨会，讨论李谕文章。

    “难以置信，现在全美国都找到一个懂相对论，李谕作一个东方，理解如此透彻。”迈克尔逊可思议地说。

    “而且他在如此短时间内就能够写出质量高文章，”密立说，“算起，们一周前才看到德国爱因斯坦文章？”

    海耳纠正道：“从资料看，爱因斯坦加入瑞士国籍。”

    “抱歉，并特别关注理论物理学家。”密立说。

    迈克尔逊说：“爱因斯坦现在柏林，供职于普鲁士科学院，他论文从德国辗转出费了很大功夫。们通过英国皇家学会爱丁顿才拿到文章，并非官方途径。”

    密立问海耳：“要再问一次，相对论真可信度？听说德国去年组织天文学科考队在克里米亚被俘，并完成观测。”

    海耳就搞天文学，点头说：“错。”

    密立说：“也就说，现在相对论仍然只物理学家在纸上推演出而？”

    “样，”海耳承认道，“过1919年将会再次出现食，那时只需要拍几张照片，对与错一目了然。”

    密立显然很理解相对论：“物理学验证关联上了天文学？”

    海耳说：“因相对论本就离开天文学。”

    密立瞅了一李谕论文，又看了看爱因斯坦，摇头道：“花了几年时间做实验，刚刚研明白爱因斯坦光电效应，他竟然又做量子理论，弄了个相对论？”

    迈克尔逊笑道：“次用着你验证了。”

    密立耸耸肩膀：“也懂天文学。”

    “说起，东方李谕跨越了几乎整个物理学范畴，从典热力学，到黑体辐、量子理论、相对论，以及天文学，”迈克尔逊说，“而且全出成就。”

    海耳说：“他在数学上也容小窥，混沌理论与博弈论全都内涵深远数学大分支；另外，工程学方面