第625节（1 / 2）

由于史瓦西死得太早，没有来得及做更多研究。

而且史瓦西解刚提出来的时候，没有引起太多重视，对当时的人来说，真的有点难以理解，怎么会有一个密度无限大的奇点？

啥玩意？！

而且宇宙学或者天体物理学并没有发展到对应的层次。最少要知道电子简并压下的白矮星，以及中子简并压下的中子星之后，才能进而从理论上推测黑洞的存在。

这是一个挺长的过程，大概1939年，才由奥本海默盖棺定论（后续还要继续等待天文观测）。再之后就是霍金等人对黑洞的更深一层研究。

而目前连中子都没被发现，很难从形成机理上去讨论黑洞。

不过倒是可以针对黑洞的一些奇特性质进行讨论。

于是李谕写了一篇关于广义相对论下黑洞解的一些有趣的性质预测。

比如那个很多人都知道的黑洞事件视界：只要物质进入事件视界以内，就别想出来了，只能被吸到奇点。

还有就是，事件视界以内时空坐标是互换的，事件视界其实是个等时面。在常规意义上，一个圆形，从边到圆心，是个空间下的半径；但对于黑洞来说，从事件视界到奇点，却是个时间坐标。

这个性质仔细琢磨琢磨蛮有意思，也很重要。

奇点成了时间的终点，而时间是不能回溯的，只能向前（向前的速度可以变化），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，不管向哪个方向加大引擎马力，只会让你更快地掉到奇点，因为那是时间的流向。

这就导致事件视界与黑洞之间必然是真空状态，——任何东西都掉入奇点了。

另外，李谕还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，红移就是离我们远去，从物理学的角度说就是波长变长。

挺好理解，生活中的例子就是一辆汽车向我们驶来然后离去。向我们驶来，音调会变高，即频率变大，波长变小，蓝移；离我们远去，正好反过来，音调会变小，即频率变小，波长变大，红移。

这是最常见的多普勒红移，但知道原理就足够，举一反三呗。

黑洞导致的是相对论下的引力红移。

也不难理解。

咱主要讨论光。

首先记住一点，光子从诞生之初的设定就是速度永恒不变（没有质量），永远是光速c。

黑洞属于强引力场，光子想要逃脱引力的束缚需要付出代价。由于光子的速度不变，根据光子的能量公式：e=hf（f就是频率），它只能牺牲一点自己的频率。

——频率降低，波长不就增加了，也就是红移。

理解到这一步，就自然而然能够明白引力时间膨胀。

看过大名鼎鼎的《星际穿越》的应该记得，主角在太空中寻找适宜人类居住的星球过程中，曾到过一个强引力场下的星球，在星球上只停留了很短时间，外面已经过去好几年。

这就是强引力场中的时间变慢，即引力时间膨胀。

同样不难理解：时间的定义就是铯频率，1秒为9192631770个周期。

强引力场下，频率变慢，一秒钟不就变长了。

物理学的好处就是如果只讨论物理意义，没有那么深奥，也很有意思，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，会就是会，不会就是不会。推导过程又不能省略或者出错，听个高考最后一道大题的解析只要稍不留神就会跟不上，就不用说更高深的数学了……

李谕仅仅讨论了这些黑洞性质的推广内容，对于当下的场方程来说已经非常有深度。

至于之后的什么旋转黑洞（克尔黑洞）就复杂了太多太多。这玩意对现代人来说都有点超出认知，因为旋转的黑洞中间不是个奇点，而是个奇盘。

仅仅奇盘这两个字就很难理解。

更过分的是，如果黑洞旋转得足够快，克尔黑洞的奇盘就会越来越大，视界还可能消失，奇盘就从事件视界里裸露出来了。

在数学上是被允许的。

不过这就很恐怖了：因为奇点的物理性质是不可知的，如果外部观察者可以直接看到奇点，就会导致时空的因果关系错乱。

所以著名的广义相对论专家罗杰斯后来提出过一个猜想，叫做宇宙监督猜想，就是宇宙中存在一个监督者，不允许这种奇点裸露出来。

听起来有点《三体》中神级文明的感觉。

除了黑洞的内容，李谕还写了一些关于广义相对论下宇宙的猜想。

比如对爱因斯坦那句“宇宙有限而无界”的探讨。

相对论有不少东西值得说道说道，这个“宇宙有界而无边”就是一个非常关键的点。

很多人应该都有这样的困惑：宇宙到底多大，是不是无限的？如果是有限的，宇宙之外是什么？

这个问题从几千年前就困扰人类，现在算是有了一个初步回答。

“有限”，说的就是宇宙是有限的。

一个充满星体和其他物体的绝对无限的宇宙是不可能存在的，因为那样一来，每一点都会受到无限大的引力吸引，四面八方都会有无限的光在闪烁，整个夜空将是明亮的。

这一点大名鼎鼎的奥伯斯佯谬早有提及：如果宇宙是静态且无限的，那么夜晚的天空应该和白天一样亮，因为所有恒星照度的积分，肯定是不收敛的。

至于“无界”，即无边界，可以这么理解：一个在空间中某个随机位置漂浮着的有限宇宙也不可想象。如果是这样，恒星和能量又不从宇宙中散逸，从而不使宇宙耗尽枯竭，靠什么来维持？