在有关宇宙空间构造的问题中,最令人感兴趣的内容之一是黑洞．今天,白洞、蛀洞等概念经常出现在书籍或杂志里,并且与科幻小说相结合编织着一个个诱人的故事。

特别是70 年代以来,霍金等人提出,在宇宙的创生期曾产生过大量的特小黑洞,它们按照量子力学的原理不断地蒸发．在宇宙的早期,黑＂洞＂曾经成群地出现,如同遍地盛开的鲜花一样．有关通常所说的黑洞(比太阳大得多的恒星塌缩而成的东西)的研究,开始于广义相对论问世后不久。

后文中还会作详细介绍,第一次世界大战时,德国天文学家史瓦西曾经从过军,他在俄国战场上的战壕中对爱因斯坦的方程式进行了演算,发现了一个意味极其深长的解。

根据这个解,光与其它物质一样也会被引力所弯曲,不过这个弯曲量极其微小．1919 年,爱丁顿等人通过非常细腻的实验,利用日食测定恒星的位置,终于观察到了光在太阳附近的弯曲．如果在比太阳重得多(严格地说是质量大得多)的恒星附近,光的弯曲就会更大。

恒星也罢,天体也罢,根据广义相对论的公式,如果空间中存在巨大的引力场,光将沿着引力的方向发生弯曲．质量越大,引力场(用g 表示)越强．天体表面引力场的值随着距其中心(正确地说应该是引力中心)的距离变短而增强．也就是说,又小又重(密度高)的星体更容易吸引光．因此,如果存在引力值足够大的天体的话,它将把光完全地吸收掉,当然,不仅是光,所有东西都将落入其中,我们不可能从那里获取任何东西或信息。

1916 年,史瓦西从俄国战场给爱因斯坦寄出了一封信,信中谈了广义相对论的解中存在着如此特殊的东西．不幸的是,此后不久他于同年5月2日死在波茨坦的一家医院里。

爱因斯坦当时并没有对这个解表示太大的兴趣．的确,如果恒星被压缩成差不多一个点大小时,其周围就会出现强烈的引力场．这个就连光也无法脱出的球半径后来被称为史瓦西半径,对于太阳的质量来说,这个半径是2.95 千米,对于地球这样的小星体来说是8.88 毫米．不论是太阳还是地球,如果能够成为小于这个值的天体就会变成史瓦西所预言的奇怪空间．也许爱因斯坦以及其他的物理学家、天文学家当时都认为这是不可能有的事情,即使在理论上承认其作为数学结果的存在,在实际中也似乎过于脱离现实(脱离物理)。

□图2-1 第一次世界大战时的德军战壕．史瓦西曾经是这些士兵中的一员

回顾物理学的发展历程,类似于黑洞这样的由数学演算得来,而实际上是否存在的令人迷惑不解的例子不胜枚举．即使是在当今,此类问题也大量存在于物理学的前沿课题之中。