精讲《从一到无穷大》-32黑洞是什么？
在上一回我们给大家讲了爱因斯坦的一种神奇观点，质量会造成时空扭曲，引力场已经没有存在的必要了。宇宙中唯一有决定权的东西就是质量。而且根据狭义相对论，质量和能量是可以相互转化的，所以能量也可以造成时空的弯曲。
1915年爱因斯坦提出了引力场方程，它描述了重力与质量和能量造成的时空弯曲之间的关系。引力场方程是一个复杂的张量方程组，不过我们可以使用一个简单的写法写出来。通过这个方程，只要给定一种质量分布，我们就能够求解出时空的弯曲情况。再根据弯曲的情况找到测地线，就能找到物体在空间中的运动轨记了。以我的知识水平，别说是求解这个方程，就是弄清楚这个方程每一个字母的含义都需要花费很大的精力。但是科学界总是有神人存在的。史瓦西是德国天文学家，1909年成为波茨坦天体物理天文台台长，1912年当选为普鲁士科学院院士。
在第一次世界大战爆发之后，年逾40的史瓦西加入了德国陆军。1915年11月18日，休假中的史瓦西出席了爱因斯坦在普鲁士科学院的讲座，了解了爱因斯坦方程组。回到战场之后，史瓦西在东线战场上感染了当时无法治愈的天疱疮。在战地医院的病床上，史瓦西计算了爱因斯坦的引力场方程，并且得到了一个特殊的解，这个解就被后人称为史瓦西黑洞。爱因斯坦最初觉得这是不可思议的，因为他认为如此复杂的方程不可能有如此简单而精妙的解。但是在仔细计算之后，爱因斯坦最终确认了史瓦西的结论，并且在此基础上解释了许多的天文现象。不幸的是啊，几个月之后史瓦西就因病去世了。
那么黑洞到底是什么呢？首先黑洞是一种质量和密度都非常大的天体，以至于连跑的最快的物体光都无法逃逸。为了理解逃逸这个概念，我们从比较经典的例子出发来讨论一下宇宙速度。牛顿曾经说过，如果在地面上水平发射一枚炮弹，当炮弹速度比较慢时就会落回到地面上当炮弹速度比较快时就会跑得远一点。如果炮弹速度达到一定值，那么它就不会落地，而是会环绕地球运动，这个速度就称之为第一宇宙速度。
学过中学物理的同学都知道，第一宇宙速度大小是7.9千米每秒，那么如果我们继续增大这个速度又会怎么样呢？此时炮弹会沿着一条椭圆轨道运动，并且出发点就是它的近地点……
