卡爾·史瓦西（英文名：Karl Schwarzschild；別名：K·史瓦西、卡爾·史瓦茲旭爾得；1873年10月9日—1916年5月11日），出生于德國法蘭克福，德國物理學家、天文學家，天文學家馬丁·史瓦西的父親。
卡爾·史瓦西16歲時發表了關于行星軌道的論文《天體軌道理論》。1896年獲得慕尼黑大學博士學位。1897年起，卡爾·史瓦西在維也納庫夫納天文臺工作。1901至1909年期間，卡爾·史瓦西擔任哥廷根市大學教授兼天文臺臺長。1909年，卡爾·史瓦西被調任為波茨坦天體物理臺臺長。1912年，卡爾·史瓦西成為柏林科學院會員。1913年，卡爾·史瓦西當選為柏林德國科學院院士，并成為倫敦皇家天文學會外籍會員。1915年，卡爾·史瓦西提出了廣義相對論場方程的第一個精確解——史瓦西度規。1916年因病返回哥廷根，同年5月在波茨坦去世，享年42歲。
人物生平
卡爾·史瓦西于1873年10月9日出生于德國法蘭克福的一個猶太商人家庭，作為家中的長子。自幼對天文學、音樂和美術等學科表現出濃厚興趣。16歲時，卡爾·史瓦西發表了關于行星軌道的論文《天體軌道理論》。18歲進入斯特拉斯堡大學，20歲轉入慕尼黑大學，并于1896年在慕尼黑大學獲得博士學位，研究方向涉及儒勒·昂利·龐加萊所提的理論。
1896年至1900年期間，卡爾·史瓦西在維也納的庫夫納天文臺和慕尼黑天文臺工作，1897年起擔任維也納庫夫納天文臺的助理。在那里，他發展了一個公式，用來計算攝影材料的性質，其中牽涉到一項指數，稱作史瓦西指數。從1901年到1909年，卡爾·史瓦西在哥廷根大學擔任教授兼大學天文臺臺長。在那里，他有機會與一些大師一同工作，包括菲利克斯·克萊因、大衛·希爾伯特及赫爾曼·閔可夫斯基等著名數學家。1909年，卡爾·史瓦西調任波茨坦天體物理臺臺長，并于1912年成為柏林科學院的會員，1913年當選為柏林德國科學院院士。同年，卡爾·史瓦西成為倫敦皇家天文學會的外籍會員。
1914年第一次世界大戰爆發時，年滿40歲的卡爾·史瓦西志愿參軍，他在比利時負責氣象站工作，還在法國炮兵部隊服役過，協助計算炮彈彈道，最終升至炮兵上尉。在東部前線服役期間，卡爾·史瓦西了解到阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論理論。在俄國服役期間，卡爾·史瓦西撰寫了關于愛因斯坦理論和馬克斯·普朗克量子理論的論文，解釋了斯塔克效應并基于量子理論進行了證明。1915年12月，在愛因斯坦發表廣義相對論1個月后，卡爾·史瓦西提出了廣義相對論場方程的第一個精確解，即后來被稱為史瓦西度規的解，描述了有質量物體周圍時空的幾何結構。
由于疾病，卡爾·史瓦西于1916年3月從前線回到哥廷根市，并于1916年5月11日在波茨坦去世，享年42歲。關于其死因，有說法認為他是在俄國前線的戰壕中因病逝世，也有說法稱他死于罕見的代謝異常疾病。
主要成果
理論物理
卡爾·史瓦西將阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論應用于天文研究，預言了黑洞存在的可能性。他在1916年推導出了廣義相對論中球對稱引力場的嚴格解，即史瓦西解（史瓦西度規），該解描述了球形天體周圍時空的幾何結構。基于此，史瓦西提出了史瓦西半徑的概念，定義了在某一距離處逃逸速度等于光速，從而預測了黑洞的存在。此外，史瓦西是奧格·玻爾原子光譜理論的先驅者之一，與物理學家奧托·索末菲（Sommerfeld）各自獨立地提出了一般的量子化定則，并推導出了電場對光影響的斯塔克效應的完整理論。他還創立了分子光譜的量子理論，為量子物理的發展作出了貢獻。
天文學
在天文學方面，卡爾·史瓦西發現了照相底片變黑定律，提出底片上的星象密度依賴于星光照度和曝光時間的p次方關系（p小于1），這一關系被稱為史瓦西定律，并發明了焦外照相法天體測光，奠定了照相測光的基礎。史瓦西引入了輻射平衡的概念和局部熱動平衡的假設，指出恒星大氣中的熱傳遞主要通過輻射而非對流，并建立了處理恒星大氣中輻射過程的數學方法，發展了輻射轉移的定量理論。
此外，卡爾·史瓦西將近代統計方法應用于天文研究，發現了以他命名的恒星速度橢球分布，為恒星動力學研究提供了重要基礎。他還對天文光學儀器的設計理論作出了重要貢獻，改良了光學系統，并發明了微擾方程式以研究幾何光行差。利用攝影術測量變星，史瓦西推動了天文攝影技術的發展，進一步提升了天文觀測的精確性。
主要論文
社會關系
來源：
社會任職
1912年，卡爾·史瓦西被選為柏林科學院會員，并于1913年當選為柏林德國科學院院士。同年，他成為倫敦皇家天文學會的外籍會員。
人物榮譽
卡爾·史瓦西因戰爭中有功而被授予十字勛章。
人物事件
1915年12月22日，卡爾·史瓦西的信被阿爾伯特·愛因斯坦收到了。信中寫道：“如您所見，戰爭對我還算溫柔，盡管在不遠的距離內還能聽見猛烈的槍聲，但請允許我在您思想的園地中進行這次探索。”這封信震撼了愛因斯坦，因為信中包含了廣義相對論中場方程的第一個精確解，該解能夠完美描述有質量物體周圍時空的幾何或扭曲。愛因斯坦震驚的原因在于，僅僅在他提出廣義相對論的理論一個月后，卡爾·史瓦西便找出了這些復雜且高度非線性的偏微分方程的精確解，而他自己作為理論的提出者，至此只能提供近似解的數學技巧。
阿爾伯特·愛因斯坦對此結果非常滿意。他回復了史瓦西的信，并表示：“我以最大的興趣閱讀了你的來信。我原本不對有人通過如此簡潔的方式獲得這個問題的精確解抱有希望。我非常喜歡你在這個問題中的數學處理。”
人物評價
“他直面了其他人逃避的問題，他熱愛探索自然界方方面面間的聯系，引領著他尋找未知的動力的是快樂、是藝術家所感受的愉悅，是心系未來的夢想家的想象。”（愛因斯坦評）
“對于他這樣一位在數學和物理學所有分支都擁有廣泛愛好的人來說，周圍的環境一定充滿趣味。”（亞瑟·愛丁頓爵士評）
“我沒有一直對天堂抱有信仰。我的興趣從來不會被月球或之外的天空上的東西限制，而是追隨其間乃至人類靈魂至暗空間中編織的線索，達到科學新發出的光芒閃耀的地方。”（自我評價）
人物紀念
837 Schwarzschilda
一顆以卡爾·史瓦西命名的小行星——837 Schwarzschilda，軌道周期為3.48年，距離太陽的軌道范圍介于2.21至2.39天文單位之間。該小行星首次被德國天文學家馬克思·沃夫發現，時間是在史瓦西去世后的幾個月，地點是海德堡的一座天文臺。
史瓦西獎章
為了紀念卡爾·史瓦西，德國天文學會設立了卡爾·史瓦西獎章，旨在表彰在天文學和天體物理學領域取得杰出成就的科學家。該獎章的首位獲獎者是史瓦西的兒子，馬丁·史瓦西。
參考資料 >
愛因斯坦直呼難解的方程，被他在戰壕里解出來了.百家號.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