10月9日—最先預言黑洞存在的人
1915年11月25日,愛因斯坦於在普魯士科學院發表廣義相對論,顛覆牛頓以來的時空概念。其中的重力場方程式看似簡潔優雅,但其實暗藏10組互相耦合的非線性偏微分方程式,且涉及繁複的4×4矩陣運算,非常複雜難解;愛因斯坦算出水星軌道的偏差角度,也只是在特定條件下的是一個近似解。

沒想到不到隔年元月,愛因斯坦就收到一封信,上面載明一個精確解,而這封信竟非來自任何學術機構,而是從槍林彈雨的前線戰場寄來。
寫信的人是年逾四十的史瓦西(Karl Schwarzschild),他於1873年10月9日出生在德國法蘭克福,自小對天文學充滿興趣,取得博士學位後,隨即到天文台當研究助理,35歲就榮升德國天文學界最高職位的波茨坦天文台台長。
1914年8月,德國加入第一次世界大戰,史瓦西在愛國情操的驅使下竟自願從軍,遠赴與俄國交戰的前線,負責計算火砲彈道。他雖投身戰場,卻仍持續關心物理進展,要求普魯士科學院寄最新的科學期刊寄來給他,他就是因此讀到廣義相對論論文。
此時俄國戰線天寒地凍,史瓦西因自體免疫的罕見疾病而皮膚潰爛,即便如此,他仍利用砲火暫息之際,思考愛因斯坦這個革命性的理論,不時用凍僵的雙手拿著紙筆,計算重力場方程式。在如此嚴酷的環境中,史瓦西只能先假設天體是不旋轉、不帶電荷之完美球體,在此前提下思索它的重力如何影響周遭時空,最後成功改用極座標求得一個精確解。
1915年12月22日,史瓦西寫信告訴愛因斯坦自己的發現。愛因斯坦收到信後又驚又喜,他萬萬沒想到這麼快就有人求出重力場方程式的精確解。他回信給史瓦西,表達對其解法的讚賞,並表示願在下星期代他提交給普魯士科學院。
史瓦西隨即再回信給愛因斯坦,信中進一步指出一個球型天體如果小於它的臨界半徑(r=2GM/c2,以太陽來說,約是3公里),就會因為自身重力而塌縮成一個奇異點,導致臨界半徑內的所有物質——包括光,都無法逃逸出去。如今我們把這臨界半徑稱為「史瓦西半徑」,而這所代表的便是如今所稱的黑洞。

1916年3月,史瓦西因病情惡化返回哥廷根住院療養,到了5月11日,終因疾病引發的併發症去世,年僅42歲。儘管愛因斯坦自己無法接受黑洞的概念,他仍在追思會上讚譽道:「在史瓦西的理論工作中,特別使人感到驚訝的是他那麼有把握地運用數學研究方法,以及那種輕捷地理解天文學問題或物理學問題的實質本領。」
但更令人驚訝的是,史瓦西是在天寒地凍、漫天烽火中,並深受免疫疾病的折磨下,做出如此開創性的發現。他那身處惡劣環境卻仍甘之如飴的平靜心靈,完全展現在他給愛因斯坦第一封信的最後結語:「你瞧,這場戰爭對我算是仁慈的。槍林彈雨中,我的思緒仍有個去處,可以漫步於你的理論園地中。」
