卡尔·史瓦西
卡尔·史瓦西（英文名：Karl Schwarzschild；别名：K·史瓦西；1873年10月9日—1916年5月11日），出生于德国法兰克福，德国物理学家、天文学家，天文学家马丁·史瓦西的父亲。
卡尔·史瓦西16岁时发表了关于行星轨道的论文《天体轨道理论》。1896年获得慕尼黑大学博士学位。1897年起，卡尔·史瓦西在维也纳库夫纳天文台工作。1901至1909年期间，卡尔·史瓦西担任哥廷根市大学教授兼天文台台长。1909年，卡尔·史瓦西被调任为波茨坦天体物理台台长。1912年，卡尔·史瓦西成为柏林科学院会员。1913年，卡尔·史瓦西当选为柏林德国科学院院士，并成为伦敦皇家天文学会外籍会员。1915年，卡尔·史瓦西提出了广义相对论场方程的第一个精确解——史瓦西度规。1916年因病返回哥廷根，同年5月在波茨坦去世，享年42岁。
人物生平
卡尔·史瓦西于1873年10月9日出生于德国法兰克福的一个犹太商人家庭，作为家中的长子。自幼对天文学、音乐和美术等学科表现出浓厚兴趣。16岁时，卡尔·史瓦西发表了关于行星轨道的论文《天体轨道理论》。18岁进入斯特拉斯堡大学，20岁转入慕尼黑大学，并于1896年在慕尼黑大学获得博士学位，研究方向涉及亨利·庞加莱所提的理论。
1896年至1900年期间，卡尔·史瓦西在维也纳的库夫纳天文台和慕尼黑天文台工作，1897年起担任维也纳库夫纳天文台的助理。1901年至1909年，卡尔·史瓦西在哥廷根大学任教授兼大学天文台台长，在此期间与菲利克斯·克莱因、戴维·希尔伯特及赫尔曼·闵可夫斯基等著名数学家共事。1909年，卡尔·史瓦西调任波茨坦天体物理台台长，并于1912年成为柏林科学院的会员，1913年当选为柏林德国科学院院士。同年，卡尔·史瓦西成为伦敦皇家天文学会的外籍会员。
1914年第一次世界大战爆发时，年满40岁的卡尔·史瓦西志愿参军，他在比利时负责气象站工作，还在法国炮兵部队服役过，协助计算炮弹弹道，最终升至炮兵上尉。在东部前线服役期间，卡尔·史瓦西了解到阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论理论。在俄国服役期间，卡尔·史瓦西撰写了关于爱因斯坦理论和马克斯·普朗克量子理论的论文，解释了斯塔克效应并基于量子理论进行了证明。1915年，卡尔·史瓦西提出了广义相对论场方程的第一个精确解，即后来被称为史瓦西度规的解，描述了有质量物体周围时空的几何结构。
由于疾病，卡尔·史瓦西于1916年3月从前线回到哥廷根市，并于1916年5月11日在波茨坦去世，享年42岁。关于其死因，有说法认为他是在俄国前线的战壕中因病逝世，也有说法称他死于罕见的代谢异常疾病。
主要成果
理论物理
卡尔·史瓦西将阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论应用于天文研究，预言了黑洞存在的可能性。他在1916年推导出了广义相对论中球对称引力场的严格解，即史瓦西解（史瓦西度规），该解描述了球形天体周围时空的几何结构。基于此，史瓦西提出了史瓦西半径的概念，定义了在某一距离处逃逸速度等于光速，从而预测了黑洞的存在。此外，史瓦西是奥格·玻尔原子光谱理论的先驱者之一，与物理学家奥托·索末菲（Sommerfeld）各自独立地提出了一般的量子化定则，并推导出了电场对光影响的斯塔克效应的完整理论。他还创立了分子光谱的量子理论，为量子物理的发展作出了贡献。
天文学
在天文学方面，卡尔·史瓦西发现了照相底片变黑定律，提出底片上的星象密度依赖于星光照度和曝光时间的p次方关系（p小于1），这一关系被称为史瓦西定律，并发明了焦外照相法天体测光，奠定了照相测光的基础。史瓦西引入了辐射平衡的概念和局部热动平衡的假设，指出恒星大气中的热传递主要通过辐射而非对流，并建立了处理恒星大气中辐射过程的数学方法，发展了辐射转移的定量理论。
此外，卡尔·史瓦西将近代统计方法应用于天文研究，发现了以他命名的恒星速度椭球分布，为恒星动力学研究提供了重要基础。他还对天文光学仪器的设计理论作出了重要贡献，改良了光学系统，并发明了微扰方程式以研究几何光行差。利用摄影术测量变星，史瓦西推动了天文摄影技术的发展，进一步提升了天文观测的精确性。
主要论文
社会关系
来源：
社会任职
1912年，卡尔·史瓦西被选为柏林科学院会员，并于1913年当选为柏林德国科学院院士。同年，他成为伦敦皇家天文学会的外籍会员。
人物荣誉
卡尔·史瓦西因战争中有功而被授予十字勋章。
人物事件
1915年12月22日，卡尔·史瓦西的信被阿尔伯特·爱因斯坦收到了。信中写道：“如您所见，战争对我还算温柔，尽管在不远的距离内还能听见猛烈的枪声，但请允许我在您思想的园地中进行这次探索。”这封信震撼了爱因斯坦，因为信中包含了广义相对论中场方程的第一个精确解，该解能够完美描述有质量物体周围时空的几何或扭曲。爱因斯坦震惊的原因在于，仅仅在他提出广义相对论的理论一个月后，卡尔·史瓦西便找出了这些复杂且高度非线性的偏微分方程的精确解，而他自己作为理论的提出者，至此只能提供近似解的数学技巧。
阿尔伯特·爱因斯坦对此结果非常满意。他回复了史瓦西的信，并表示：“我以最大的兴趣阅读了你的来信。我原本不对有人通过如此简洁的方式获得这个问题的精确解抱有希望。我非常喜欢你在这个问题中的数学处理。”
人物评价
“他直面了其他人逃避的问题，他热爱探索自然界方方面面间的联系，引领着他寻找未知的动力的是快乐、是艺术家所感受的愉悦，是心系未来的梦想家的想象。”（爱因斯坦评）
“对于他这样一位在数学和物理学所有分支都拥有广泛爱好的人来说，周围的环境一定充满趣味。”（亚瑟·爱丁顿爵士评）
“我没有一直对天堂抱有信仰。我的兴趣从来不会被月球或之外的天空上的东西限制，而是追随其间乃至人类灵魂至暗空间中编织的线索，达到科学新发出的光芒闪耀的地方。”（自我评价）
人物纪念
837 Schwarzschilda
一颗以卡尔·史瓦西命名的小行星——837 Schwarzschilda，轨道周期为3.48年，距离太阳的轨道范围介于2.21至2.39天文单位之间。该小行星首次被德国天文学家马克思·沃夫发现，时间是在史瓦西去世后的几个月，地点是海德堡的一座天文台。
史瓦西奖章
为了纪念卡尔·史瓦西，德国天文学会设立了卡尔·史瓦西奖章，旨在表彰在天文学和天体物理学领域取得杰出成就的科学家。该奖章的首位获奖者是史瓦西的儿子，马丁·史瓦西。
参考资料
爱因斯坦直呼难解的方程，被他在战壕里解出来了.百家号.2024-12-23
On the gravitational field of a sphere of incompressible fluid according to Einstein's theory.arxiv.2024-12-23
On the gravitational field of a mass point according to Einstein's theory.arxiv.2024-12-23