第340章 布魯斯場方程首個精確解!理論證明黑洞存在!第三預言突破!
時間進入了1913年。
廣義相對論的發表和第二屆布魯斯會議的召開,讓李奇維成為了舉世皆知的物理學家。
不管是學術領域還是大眾領域,所有人對他的名字都如雷貫耳。
相對論的部分結論也是深入人心。
隨之而來的,就是各方邀請。
李奇維收到的各種邀請函已經排到了明年。
幸虧有著王路遙和香嵐幫他整理,不然自己搞頭都要大了。
而且很多邀請他也推不掉。
比如普朗克代表德國、居里夫人代表法國、洛倫茲代表荷蘭、玻爾代表丹麥等等。
都是以一國政府的名義,邀請李奇維前去訪問。
為了以後的科學之城大計,他不好推辭。
李奇維感嘆:「人怕出名豬怕壯啊。」
王路遙抿嘴笑道:「原來當名人也挺累的,全世界到處跑。」
李奇維摟著他笑道:「那說明我還不夠出名。」
「早晚有一天,我要坐在家裡不動,各國領導人都得親自來拜訪我。」
王路遙笑道,「你就吹牛吧。」
就在李奇維準備全球訪問計劃時,一則消息瞬間引爆了物理學界和天文學界。
1913年1月15日。
德國著名學術期刊《物理年鑑》上,發表了一篇論文。
作者是史瓦西,他在論文中給出了布魯斯場方程的第一個精確解。
史瓦西找到了一種最簡單的宇宙情況。
即假設宇宙中只有一個天體,它的周圍空無一物且空間各向同性。
這個唯一天體本身是靜止的、不轉動、不帶電,且球形對稱。
在這種情況下,史瓦西經過一系列複雜的運算。
得到一個結論:當天體的半徑小於某個值r時,這個天體就會發生坍縮。
此時天體的時空彎曲特別厲害,連光都無法逃脫。
無論什麼方向的光,都會被吸入這個天體的中心。
這就是黑洞的理論基礎。
按照史瓦西的計算,地球如果想變成黑洞,那麼它的半徑需要縮小到9毫米左右,大約是一個桌球大小。
論文一經發出,瞬間引發轟動。
史瓦西的推導過程,極為詳細。
經過了廣義相對論的洗禮,現在大多數物理學家都能看到史瓦西的論文了。
經過了多位同行的重複計算,史瓦西的結果得到確認。
一時間,物理學界震動。
五大預言中的黑洞,終於從理論上被證明了。
此前,李奇維在廣義相對論中,只是從邏輯上預言,必須會存在這樣一種天體。
而現在,史瓦西終於從方程中找到了黑洞的解。
雖然它的形式較為簡單,但意義極為深刻,重要性不言而喻。
所有人都振奮不已。
剩下的就是通過實驗,正式觀測到黑洞了。
那又是另外一個任務了。
所有天文學家都信誓旦旦,廣義相對論的預言不會錯。
黑洞一定存在!
史瓦西憑藉這篇論文,一躍成為知名物理學家和天文學家。
要知道,此前,他還僅僅是天文台的負責人而已。
而這個解也被人稱為「史瓦西解」,形成黑洞的半徑,也被稱為「史瓦西半徑」。
宇宙學領域又添一重磅成果。
隨著第二屆布魯斯會議,李奇維的強悍出手,現在天文學已經正式承認宇宙學的存在。
這個以廣義相對論為基礎,從大尺度方向研究宇宙結構的學科,充滿了無限的可能。
尤其是其核心理論:宇宙大爆炸,更是讓無數天文學家魂牽夢縈,視為珍寶。
而史瓦西的成果,則為研究黑洞提供了重要的參考。
在其基礎上必將能發展出更多的黑洞理論。
史瓦西成為了黑洞理論的奠基人。
隨即,各個物理學和天文學領域的大佬們,都公開發文表示祝賀,稱讚這個讓人興奮的成果。
李奇維更是不吝讚美道:「史瓦西教授在數學和物理方面,有著自己獨特的見解。」
「理論證明黑洞存在,將為後續的實驗觀測提供重要手段。」
嘩!
學界震動!
以如今李奇維的地位,他的任何一句公開發言,都引起無數人的關注。
所有人都開始打聽,史瓦西到底是何方神聖。
連廣義相對論的作者布魯斯教授都找不到精確解,竟然被他給率先發現了。
一時間,史瓦西風頭無兩!
李奇維看著論文,心中感慨。
史瓦西提前發表了論文,提出了布魯斯場方程的精確解。
這一世,恐怕他不會在戰壕里冒著生命危險寫論文了吧。
希望他的命運能得到改變。
德國,普魯士科學院的選舉會議上。
史瓦西正在做關於他發表論文的匯報。
台下坐著普朗克、愛因斯坦、勞厄等大佬們。
此刻的史瓦西意氣風發。
他又想到了之前和勞厄等人在天文台的暢想。
沒想到,夢想竟然真的實現了。
而且還是在如此短的時間內。
「我的論文中,討論的是數學意義上的理想情況。」
「雖然現實宇宙不存在這種狀態,但是對於太陽系,可以用史瓦西解進行非常好的描述。」
「因為太陽本身近乎球形,其周圍的星球物質相比太陽的質量可以忽略不計,約等於真空。」
「所以,我計算出來的太陽彎曲時空,可以解釋太陽系內各行星的運行軌道。」
「另外,該解具有很強的普適性。」
「因為它的計算過程與恆星的類型無關。」
「史瓦西解只依賴於一個參數,那就是質量。」
「而與太陽本身的質量分布、密度等無關。」
「按照我的計算,如果太陽要變成黑洞,那麼它的半徑需要坍縮到3公里左右。」
「即整個太陽的質量保持不變,經過不斷的壓縮,半徑達到極限,就能成為黑洞。」
「我相信,宇宙中一定存在這樣的過程。」
嘩!
台下響起了雷鳴般的掌聲。
史瓦西的報告精彩至極。
全部都是精確的計算和理論分析。
他對於布魯斯場方程的理解,超越了在場的所有人。
光看著那些公式,就讓人頭疼。
而史瓦西,竟然還能從中找出一個精確解,數學功底著實可怕。
果然不愧是和希爾伯特、閔可夫斯基相交的人,數學就是好。
不要以為史瓦西只是找了一個特殊情況,就認為計算很簡單。
布魯斯場方程再簡單的情況,也需要經過大量複雜的運算。
所以,在場大佬們都對史瓦西佩服不已。
這個平平無奇的中年人,堪稱一鳴驚人、大器晚成的典範。
在這個年輕人主導現代物理學發展的時代,史瓦西的成功給老一輩帶了巨大的鼓舞。
忽然,愛因斯坦提問道:
「史瓦西教授,你認為你的精確解,對於廣義相對論的影響有多大?」
如今的愛因斯坦已經是德國的物理學教授了。
史瓦西聞言思考了片刻,說道:
「眾所周知,布魯斯教授在廣義相對論中一共提出了五大預言。」
「除了黑洞外,其它四大預言,都是經過了他理論的計算或者分析。」
「所以,如今我算是補齊了黑洞的計算短板。」
說到這裡,史瓦西忽然振奮地說道:「但我個人認為,這還遠遠不夠。」
「因為目前還只是從理論上證明了黑洞的存在。」
「並沒有從實驗中,正式觀測到黑洞這個極其特殊的天體存在。」
「所以,我想我們的工作依然任重道遠。」
「但是,不管怎麼說,這都是對廣義相對論的有力支持。」
台下大佬們默默點頭。
史瓦西的嚴謹也讓眾人敬佩。
這畢竟是理論上的勝利,但還需要實驗的證實。
史瓦西接著說道:
「我的兩位好友,其中愛丁頓在攻克光線彎曲,而哈勃在研究宇宙膨脹。」
「我相信,如果他們二位的研究有了突破,那將會是一錘定音的成果。」
「廣義相對論的正確將再無異議。」
轟!
台下人群震動!
所有人都被這個消息震撼。
這兩個可是真正的實驗觀測結果,一旦證實,其說服力遠遠超過史瓦西解。
普朗克、愛因斯坦等大佬們,是肯定不會去做這些實驗的。
因為它們都只是廣義相對論的附屬實驗而已。
就好像當初的光電效應的實驗。
這些理論物理學家大佬,自然是沒有興趣的。
反正他們從心底里已經認為廣義相對論是正確了。
做不做實驗都無所謂。
這就是李奇維帶給他們的自信。
但是,若是五大預言,最終都被個個證明,那也確實是震動物理學界的大事。
因此,大佬們雖然不參與,但依然很在意實驗的進展。
史瓦西的成果報告,驚艷了普魯士科學院的眾多院士。
經過緊張的投票環節後。
普魯士科學院院長普朗克,上台宣布了選舉結果。
「經過投票選舉,我宣布,史瓦西教授正式成為普魯士科學院新的一員。」
「大家歡迎!」
嘩!
眾人全部站起來,掌聲歡迎。
史瓦西毫無疑問當選了普魯士科學院的院士。
從此成為德國的科學大佬。
這就是廣義相對論的偉大。
僅僅因為其中一個極小的部分,就讓一位教授瞬間名聲大噪,成為學術界的知名人物。
接下來,史瓦西更是被天文學界邀請,作關於黑洞理論的報告。
史瓦西解,對於觀測和分析宇宙恆星的演化,具有重要的作用。
他在報告中提道:
「廣義相對論的五大預言,其實就是它在天文學領域的應用。」
「光線彎曲、引力紅移、黑洞、引力波、宇宙膨脹。」
「這是五個預測的實驗現象。」
「而現在,所有的理論計算已經結束。」
「下一階段,天文學的任務就是驗證這些現象。」
「史瓦西解的提出,不是廣義相對論的終結,而僅僅是開始。」
「黑洞的存在,不僅需要理論的證明,還需要實驗的發現。」
「就好像當初麥克斯韋通過電磁方程,預研了電磁波的存在,而赫茲通過實驗發現了電磁波。」
「未來,我們天文學領域將會出現5個類似的成果。」
「未來可期!」
嘩!
史瓦西的學術報告取得了巨大成功。
天文學領域對於廣義相對論的研究,終於取得了開門紅。
所有天文學大佬們都感覺到新時代的到來。
新出現的宇宙學,現在它的內涵已經逐漸豐富了起來。
宇宙大爆炸、黑洞、星系.
在場的大佬們相信,接下來天文學將迎來超高速的發展。
人群中,愛丁頓無比激動和興奮。
史瓦西的成果,對他而言就是最強烈的激勵。
他已經開始憧憬自己成果發表的那一天了。
不過,愛丁頓的研究比較特殊。
他想要證明廣義相對論第一預言,光線彎曲,需要非常特殊的條件。
因為根據廣義相對論的計算。
地球質量對時空的彎曲程度很小,所以對於光線彎折的影響很小,幾乎觀測不出來。
為此,愛丁頓選擇用太陽作為研究對象。
太陽的質量足夠大,所以對於經過它的光線,有很明顯的彎曲。
愛丁頓的方法很簡單,那就是日全食。
通過比較在日全食期間,某一恆星的照片,和正常夜間這個恆星的照片,然後算出差異。
因為按照光線彎曲原理,在這兩種情況下,所觀測恆星的位置會發生偏移。
根據廣義相對論的計算,這個偏移值是1.75弧秒(約0.02786度)。
愛丁頓作為天文學家,知道最近一次的日全食,是在1914年8月21日。
所以,他還需要慢慢等待。
真實歷史上,1914年的這次觀測,是由愛因斯坦的助手,弗洛因德里希,和美國天文學家坎貝爾聯合實施。
根據計算,觀測的最佳地點,是在俄國的克里米亞半島。
但是很不幸,當時恰逢一戰爆發,俄國和德國又不對付。
所以,弗洛因德里希一行人剛到克里米亞,就被俄國軍方當成間諜給抓了起來。
於是觀測任務也泡湯了。
由於坎貝爾來自美國,是中立國,所以他很快被放了出來。
坎貝爾沒有放棄,他想繼續一個人觀測。
然而厄運接踵而至,那一天,天空烏雲密布,根本看不見太陽,測量無法進行。
於是,實驗失敗。
根據推測,下一次最佳的日全食觀測時間,是在1919年5月19日。
那一次,愛丁頓帶隊,圓滿完成了實驗,證明了廣義相對論的正確性。
但是此刻,愛丁頓可不知道接下來會發生戰爭。
他已經開始為1914年的日全食做準備了。
這個實驗雖然聽起來簡單,但是做起來非常複雜。
需要全天候拍照,且對天體運動有很深的了解。
愛丁頓已經從理論上做了充足的分析。
他有自信,絕對可以一次成功。
就在史瓦西聲名鵲起,愛丁頓摩拳擦掌的時候。
李奇維也開始了他的裝逼之旅。
(本章完)