谈用中学物理知识求解席瓦西半径的方法

罗纯一

(浙江省温州中学,浙江温州 325014)

1 从机械能入手求解

2 从牛顿第二定律入手求解

3 从质能方程入手求解

显然,2、3两种解法所得结果并非席瓦西半径,问题出在哪里?事实上述三种解法中都涉及到光的行为,牛顿定律、引力势能等公式均已不适用,严格地说,这3种解法都不正确.席瓦西是由爱因斯坦的广义相对论知识求出黑洞的最大半径的.若撇开粒子的相对论效应,将光子及其他微观粒子都看作经典的物质微粒,从中学物理角度分析,第1种解法可行,2、3两种解法仍然是错误的.

第3种解法中,式子E=mc2代表质量是m的粒子所具有的各种形式能量的总和.这是狭义相对论的结果.从牛顿力学理解,光子不能脱离天体的万有引力,应该是引力势能大于光子的动能,而非大于总能量mc2,故此解法也是不恰当的.

由上述分析可知,中学阶段求解席瓦西半径,应该选用第1种方法比较合适.

1 全日制普通高级中学教科书.物理第1册.北京:人民教育出版社,2008