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Artwork for 天文随心听|讲述宇宙与人的故事
天文随心听|讲述宇宙与人的故事 · August 5 · 11 min

【第二季】242|【黑洞之问】光再也绕不出来的边界

史瓦西半径R=2GM/c²——太阳3公里,地球9毫米,一个人比原子核还小。这条线叫事件视界:空间本身以光速下坠,光不是被拦住了,是无路可走。更惊人的是,米歇尔和拉普拉斯用牛顿力学算出的暗星半径,和史瓦西用广义相对论算出的完全一样——语法不同,结论相同。 本期你会听到: 史瓦西半径的数值:太阳3公里,地球9毫米,一个人比原子核还小 "时空瀑布"比喻:事件视界是瀑布边缘,空间以光速下坠,光速也游不回来 事件视界:不是光被减速了,是空间弯成只有入口没有出口的形状 牛顿暗星半径=史瓦西半径——两套理论,同一个公式,相隔132年 史瓦西半径处的无穷大只是坐标问题,但中心的那个换什么坐标系都消不掉 时间线: 1783年米歇尔算出暗星半径 → 1796年拉普拉斯独立得出相同结论 → 1915年史瓦西用广义相对论算出相同半径 金句精选: "不是光被减速了,是空间本身在以光速下坠。你游得再快,也快不过水流。" "两套完全不同的理论框架,两种完全不同的物理语言,算出了完全相同的半径。语法不同,结论相同。" "你可以走进去。但你走不出来。就像瀑布——你可以划过边缘,但你不能逆流爬上来。" 核心问题: 两套相差132年的理论用完全不同的语言算出同一个半径——这是巧合,还是这条线比任何一种理论都更根本? 参考文献: Schwarzschild, K. (1916). "Über das Gravitationsfeld eines Massenpunktes nach der Einsteinschen Theorie". Sitzungsberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften, 189-196. 蔡荣根, 曹利明. "黑洞的本质". 收录于《从夸克到宇宙》. Thorne, K.S. (1994). Black Holes and Time Warps.

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史瓦西半径R=2GM/c²——太阳3公里,地球9毫米,一个人比原子核还小。这条线叫事件视界:空间本身以光速下坠,光不是被拦住了,是无路可走。更惊人的是,米歇尔和拉普拉斯用牛顿力学算出的暗星半径,和史瓦西用广义相对论算出的完全一样——语法不同,结论相同。

本期你会听到


史瓦西半径的数值:太阳3公里,地球9毫米,一个人比原子核还小


"时空瀑布"比喻:事件视界是瀑布边缘,空间以光速下坠,光速也游不回来


事件视界:不是光被减速了,是空间弯成只有入口没有出口的形状


牛顿暗星半径=史瓦西半径——两套理论,同一个公式,相隔132年


史瓦西半径处的无穷大只是坐标问题,但中心的那个换什么坐标系都消不掉

时间线

1783年米歇尔算出暗星半径 → 1796年拉普拉斯独立得出相同结论 → 1915年史瓦西用广义相对论算出相同半径

金句精选


"不是光被减速了,是空间本身在以光速下坠。你游得再快,也快不过水流。"


"两套完全不同的理论框架,两种完全不同的物理语言,算出了完全相同的半径。语法不同,结论相同。"


"你可以走进去。但你走不出来。就像瀑布——你可以划过边缘,但你不能逆流爬上来。"

核心问题

两套相差132年的理论用完全不同的语言算出同一个半径——这是巧合,还是这条线比任何一种理论都更根本?

参考文献


Schwarzschild, K. (1916). "Über das Gravitationsfeld eines Massenpunktes nach der Einsteinschen Theorie". Sitzungsberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften, 189-196.


蔡荣根, 曹利明. "黑洞的本质". 收录于《从夸克到宇宙》.


Thorne, K.S. (1994). Black Holes and Time Warps.