史瓦西半径和钱德拉塞卡极限殊途同归

史瓦西半径是德国物理学家卡尔史瓦西在1916年求出的广义相对论场方程关于球体物质分布的一个解，如果一个球忲对称、不自转天体的半径小于“史瓦西半径”，那么这个天体将变成看不见的“黑体”、或黑洞。史瓦西半径既是广义相对论场方程的一个复杂解，也是一个万有引力方程的简单解，万有引力方程的简单解和广义相对论场方程的复杂解都寓意了黑洞的存在，两种方程式对黑洞天体的成功预言符合哲学原理论的“等效原理”。根据史瓦西半径的“牛顿解”和“爱因斯坦解”，假如一个天体的半径小于史瓦西半径，那么天体在自身重力作用下将发生坍塌，高密度天体的引力将达到临界状态，或高密度天体周围的时空弯曲将达到临界范围，无论来自什么方向的光线和物体一旦进入史瓦西半径的“临界点”，它们都将“有去无回”、或被吸入黑洞中心的奇点。

球状对称、不自转、不带电的黑洞被天体物理学家称为“史瓦西黑洞”，它是一种最简单的黑洞模型，所有的天体物质在自身重力作用下塌缩为一个位于黑洞中心的重力奇点，它是理论预测的不可见“黑点”，奇点的悖论性在于描述天体运行的万有引力定律和广义相对论在奇点内失去了作用。万有引力和量子引力与广义相对论和量子引力符合哲学悖论性的“等效原理”。为了解决黑洞奇点的悖论性，物理学家设想了量子引力、或引力的量子化，当大质量的老年恒星塌缩为奇点时，它的万有引力、或场方程的时空弯曲效应将转化为量子引力。从天体到奇点、从天体引力到量子引为的转化符合科学哲学的“突变原理”，事物的突变性反映了事物极端性的转换关系。黑洞奇点和宇宙奇点的高密、高压、高能符合极端物理条件的等效关系，或黑洞的形成和宇宙的起源符合物理哲学极端条件论的“等效原理”，这是科学家从黑洞的形成寻找宇宙起源的内在原因。一些科学家讽刺和质疑哲学对科学的指导作用，将哲学看成是无用的“概念游戏”，然而，他们自觉和不自觉地运用了科学哲学思维，自觉性和不自觉性的哲学思维取得了等效性的科学效果。

史瓦西黑洞的球体界面组成了黑洞的视界，极简主义概念的史瓦西黑洞由中心的奇点和球面的视界构成，比如：“地球黑洞”的史瓦西半径为9毫米，“太阳黑洞”的史瓦西半径为3千米，银河系中心超大质量黑洞的史瓦西半径为780万千米。假设地球、或太阳的半径被压缩到它们的史瓦西半径以下，那么没有任何类型的力的作用能够阻止地球、或太阳在自身引力作用下变成黑洞。地球和太阳没有演变成黑洞，它们的实际半径远大于史瓦西半径，银河系中心存在一个超大质量黑洞，它符合黑洞模型的“史瓦西定义”。黑洞和宇宙符合哲学模型论的“等效原理”，很多天体物理学家因此将我们生存于其中的宇宙看成是一个超巨黑洞，最大的黑洞就是宇宙本身。宇宙的可观测质量大约为10的54次方公斤，将宇宙质量代入史瓦西半径的计算公式，人们得到“宇宙黑洞”的史瓦西半径为1500亿光年，可观测宇宙的实际半径大约为460亿光年，这说明宇宙的实际半径远小于史瓦西半径。

宇宙是不是一个超巨黑洞？理论猜想没有得到实际天文观测的证实，人类似乎成为了宇宙黑洞的“囚徒”，我们在银河系尺度上受到银心超大质量黑洞的引力约束，在宇宙尺度上受到宇宙超巨黑洞的引力“囚禁”。牛顿和爱因斯坦时代的引力物理学家正确预言了黑洞的存在。2019年，科学家发布了科学史上首张黑洞照片，再次证实了理论预言的黑洞天体。《科学》杂志将首张黑洞照片评为2019年十大科学突破之首，首张“直拍”的黑洞照片凝聚了包括中国科学家在内的全球200多位科学家的心血，中科院上海天文台的科学家在射电望远镜的组网观测、数据处理和分析方面做出了突出贡就。全球科学家联网了8个射电天文台，以甚长基线干涉测量技术模拟了一个相当于地球直径的巨型望远镜、或黑洞事件视界望远镜，他们观测了一个名为梅西耶M87星系中心的超级黑洞，它的质量为太阳的65亿倍。中外科学家经过几年的合作探索，人们第一次目睹了黑洞的“真容”。

印度物理学家钱德拉塞卡在1983年获得了物理诺奖，他和他的叔叔拉曼先后羸得了诺贝尔科学大奖，“钱德拉塞卡极限”指的是一颗无自转的恒星在以电子简并压力阻挡重力坍缩时所能承受的最大质量。一颗大约为太阳质量1.5倍的死亡恒星将不能以电子简并力抵抗自身的收缩引力，它将塌缩为一颗白矮星，死亡恒星变为白矮星的质量界限被称为钱德拉塞卡极限。大于钱德拉塞卡极限质量的死亡恒星进一步收缩为中子星和黑洞，当死亡恒星的质量为太阳的一到二倍时，它将塌缩为中子星，前苏联萻名物理学家朗道第一个预言了中子星的存在，1967年，英国射电物理学家休伊士和贝尔第一次观测到了理论预言的中子星。当死亡恒星变成自矮星时，泡利的“不相容原理”解释了电子简并力的形成；当死亡恒星变成中子星时，朗道的“中子简并力”抵抗了中子星被自身引力的持续压缩。电子简并力为白矮星与中子简并力为中子星提供的抵抗自身引力的压缩符合哲学作用论的“等效原理”。

假如我们将朗道的中子简并力理解为“朗道不相容原理”，那么泡利不相容原理和朗道不相容原理符合哲学原理论的“等效原理”。我们的太阳是一颗黄矮星，它的质量为1个太阳单位，钱德拉塞卡极限大约为1.4倍的太阳质量，太阳在40、50亿年后将不会以超新星暴的形式走向死亡，它将缓慢地变成一颗红巨星，然后抛掉30%到40%的外壳物质，太阳红巨星主要部份的质量将塌缩为一颗白矮星。如果在超新星暴事件中残留死亡恒星的质量超过了太阳的2倍到3倍以上，那么中子星内部的中子简单力不能支撑自身的引力压缩，它将继续塌缩成一个小于史瓦西半径的黑洞。1930年，19岁的钱德拉塞卡在奔赴英国剑桥大学读研究生的轮船上计算了死亡恒星形成白矮星时的质量极限，他实际上将白矮星1.4倍的太阳质量上限进行了延伸和推广，超过白矮星质量上限的死亡恒星将发生持续坍塌，直到形成体积无限小、质量密度无限大的黑洞。

1931年，钱德拉塞卡在《天体物理学》杂志发表了论文“理想白矮星质量的最大值”，1931年，朗道计算了中子星质量界限的“朗道极限”，钱德拉塞卡极限和“朗道极限”符合物理哲学极限论的“等效原理”。史瓦西半径概念的实质是为一个天体或物体转化为黑洞时设定的尺度条件，钱德拉塞卡极限概念的实质是为一个天体或物体转化为黑洞时设立的质量条件，形成黑洞的尺度和质量符合哲学条件论的等效关系。太阳的未来将变成一个白矮星，假如未来的太阳白矮星进一步演变为一个黑洞，那么它的质量将要增大到太阳的2到3倍，它需要大量吞噬周围可能存在的物质，我们现在无法预测太阳白矮星的“终极命运”。同样，假如太阳半径被压缩到大约3000米的尺寸，那么太阳将变成一颗黯淡无光的黑星、或黑洞。从太阳尺度的“史瓦西半径”和太阳质量的“钱德拉塞卡极限”都推出了黑洞的形成条件，因此，史瓦西半径和钱德拉塞卡极限的概念实质符合物理哲学原理论的“等效原理”。

（宇哲手稿：2019年12月26）