史瓦西半徑（Schwarzschild radius），于1916年由德國天文學家卡爾·史瓦西通過計算得到了阿爾伯特·愛因斯坦引力場方程的一個真空解。
史瓦西半徑解表明，如果將大量物質(zhì)集中于空間一點，其周圍會產(chǎn)生奇異的現(xiàn)象，即在質(zhì)點周圍存在一個界面——“視界”，一旦進入這個界面，即使光也無法逃脫。這種“不可思議的天體”被美國物理學家約翰·阿奇巴德·惠勒(John Archibald Wheeler)命名為“黑洞”。黑洞的外圈為事件視界，又稱史瓦西半徑。
定義
史瓦西半徑等于萬有引力常數(shù)乘以2倍天體質(zhì)量，再除以光速的平方。如果一個天體的真實半徑大于史瓦西半徑，它就能被人們看到；反之，它就會消失在人們的視野之外。
史瓦西半徑是愛因斯坦場方程的史瓦西解中的一個物理參數(shù)，對應于定義史瓦西黑洞事件視界的半徑。它是與質(zhì)量相關(guān)的特征半徑。史瓦西半徑以德國天文學家卡爾·史瓦西的名字命名，他在1916 年計算了廣義相對論的精確解。
發(fā)現(xiàn)與命名
1783年，英國地理學家約翰·米歇爾就提出，宇宙中可能存在一種天體，其密度大到連光都無法逃逸。1915年，阿爾伯特·愛因斯坦在廣義相對論中提出某些大質(zhì)量恒星會演化為巨大的引力場。1916年，德國天文學家卡爾·史瓦西的計算結(jié)果表明，如果大量物質(zhì)集中于空間一點，其產(chǎn)生的引力可以讓光也無法逃脫。1968年，美國天體物理學家約翰·惠勒正式提出了“黑洞”一詞。
在此學術(shù)中，德國天文學家、物理學家卡爾·史瓦西于1916年提出了史瓦西黑洞假說，將史瓦西黑洞設定為一個不帶電、不自旋的黑洞，黑洞中心為奇點，黑洞的外圈為事件視界，又稱史瓦西半徑。史瓦西黑洞又被稱為“尋常黑洞”，其本身只是一種假說模型，并不能代表現(xiàn)實當中黑洞的真實面貌。
卡爾·史瓦西假說發(fā)現(xiàn)，如果一個天體質(zhì)量特別大而半徑又特別小，強烈的時空彎曲所形成的“凹坑”會將其隱藏起來。
史瓦西還由此推導出天體的視界半徑。所謂視界半徑，就是看得見的半徑。后來科學界稱之為史瓦西半徑，它等于萬有引力常數(shù)乘以2倍天體質(zhì)量，再除以光速的平方。如果一個天體的真實半徑大于史瓦西半徑，它就能被我們看到；反之，它就會消失在我們的視野之外。因為眾多的天體物質(zhì)分布都或多或少具有球?qū)ΨQ性或近似球?qū)ΨQ性，利用史瓦西解可以對廣義相對論作出一定的實驗檢驗。
一些恒星在燃料逐漸消耗減少的過程中，會不斷縮，真實半徑逐漸減小。如果其坍縮到真實半徑比史瓦西半徑還小，人們就看不到這顆星星了。雖然星星“隱身”了，但是真實存在的。1962年，美國天文學家羅伯特·狄克將這種消失的天體稱為黑洞。一般情況下，黑洞都是由大質(zhì)量恒星演化來的。當一顆恒星衰老時，它的熱核反應已經(jīng)耗盡了中心的燃料，它沒有足夠的能量承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，物質(zhì)將不可阻擋地向著中心點進軍，直到最后形成體積接近無限小、密度幾乎無限大的星體（幾乎為奇點），而當它的半徑一旦收縮到一定程度（一定小于史瓦西半徑），質(zhì)量導致的時空扭曲就使得光也無法向外射出——“黑洞”就誕生了。黑洞是大質(zhì)量恒星走向死亡的另一種“殘骸”。
應用
任何物體只要壓縮得足夠小，都會變成黑洞。任何質(zhì)量的物體，都有一個臨界半徑特征值，叫作史瓦西半徑。對太陽來說，史瓦西半徑略小于3千米；對地球來說，史瓦西半徑只有不到1厘米。不管什么樣的物體，只要全部質(zhì)量被壓縮到它的史瓦西半徑內(nèi)，就會變成黑洞。
半徑公式
史瓦西半徑（Schwarzschild radius）的公式，其實是從物體逃逸速度的公式衍生而來。該值的含義是，如果特定質(zhì)量的物質(zhì)被壓縮到該半徑值之內(nèi)，將沒有任何已知類型的力可以阻止該物質(zhì)在自身引力的條件下將自己壓縮成一個黑洞。
它將物體的逃逸速度設為光速，配合萬有引力常數(shù)及天體質(zhì)量，便能得出其史瓦西半徑。
根據(jù)天體逃逸速度（）的計算公式計算天體的史瓦西半徑。
指天體的逃逸速度，為萬有引力常數(shù)，為天體質(zhì)量，為天體質(zhì)心與被吸引物體質(zhì)心的距離。物體的速度若小于一個天體的逃逸速度，就不能擺脫其引力束縛，會被該天體吸引，無法脫離軌道而逃逸到星際空間。
推導過程：
由萬有引力公式： （1），和由艾薩克·牛頓第二定律
在這里，天體表面的加速度等于天體表面的重力加速度，則牛頓第二定律可寫成（2）， （1）（2）兩式聯(lián)立， 消去，得（3）
將（3）式代入
得
在天體表面，
重力勢能
設物體動能為
，要使物體逃脫天體的引力飛向星際空間，則要有 ，取該值的臨界值， ，也就是物體恰好不能逃脫天體引力而飛到星際空間的瞬間值。
即
（4）
將（4）式變形，得
化簡得
，當 時求R之臨界值（即光恰好不能逃脫天體引力而飛到星際空間瞬間時的天體半徑）。
如果逃逸速度v≤光速c時，物體便再也無法從天體的引力中逃逸到星際空間，會運行在該天體軌道上或者落到天體上。此時，即便是光，也無法從這個天體的引力中逃逸到星際空間，這時，這個天體便成了黑洞。
綜上所訴，得天體的史瓦西半徑的公式為： ，為天體的史瓦西半徑，為萬有引力常數(shù)，為天體的質(zhì)量，為光速。
天體的史瓦西半徑即為逃逸速度等于光速時候所得出的的值。
文字版：天體的史瓦西半徑等于萬有引力常數(shù)乘以天體質(zhì)量乘以二再除以光速的平方。
分類
按史瓦西半徑對黑洞進行分類，包括原初黑洞、恒星級黑洞、超大質(zhì)量黑洞、中等質(zhì)量黑洞。
在天體物理環(huán)境中，一個帶電天體將被周圍的等離子體迅速中性化。一般認為，帶電的黑洞不大可能具有重要的天體物理意義。然而大體很可能是旋轉(zhuǎn)的，所以由引力坍縮形成的黑洞一般也是旋轉(zhuǎn)的。因此在天體物理中具有重要意義的是兩種黑洞，即史瓦西黑洞和克爾黑洞。按照黑洞質(zhì)量大小可以把黑洞分為四種類型。
原初黑洞
起源于早期宇宙的密度漲落，原初黑洞的質(zhì)量范圍是太陽質(zhì)量的一億億分之一到千萬分之一。小質(zhì)量的史瓦西半徑也非常小。一個質(zhì)量相當于喜馬拉雅山的天體的史瓦西半徑只有1nm。
恒星級黑洞
起源于大質(zhì)量恒星的引力坍縮，其質(zhì)量約為10個太陽質(zhì)量左右。
超大質(zhì)量黑洞
幾乎在所有的星系中心都存在超大質(zhì)量黑洞，例如在銀心的人馬座A-(SgrA-)就存在一個質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的4百萬倍的超大質(zhì)量黑洞，其史瓦西半徑約為7800000km。
中等質(zhì)量黑洞
這種黑洞的起源還很不確定，僅僅停留在假設上。中等質(zhì)量黑洞存在的最強有力的證據(jù)來自兒個低光度的活動星系核，其中心黑洞的質(zhì)量是太陽質(zhì)量的一百萬倍以內(nèi)。另外極亮的X射線源中心黑洞的質(zhì)量范圍是太陽質(zhì)量的幾百到一千倍，也提供了存在中等質(zhì)量黑洞的可能性。
組成劃分
黑洞是已知的最強大和最神秘的天體，可以重塑整個銀河系，扭曲時空結(jié)構(gòu)。黑洞的引力極其強大，使得視界內(nèi)的逃逸速度大于光速。科學家認為，黑洞的本質(zhì)是一個“奇點”以及包裹著這個奇點的“事件視界”，奇點和它的視界范圍是一個整體，因為黑洞周圍的視界本身就是因為奇點的誕生隨之出現(xiàn)的一種現(xiàn)象。按組成來劃分，黑洞可分為暗能量(DE)和物理黑洞(BH)兩大類。
暗能量黑洞
暗能量黑洞主要由高速旋轉(zhuǎn)的巨大的暗能量組成，它內(nèi)部沒有巨大的質(zhì)量。巨大的暗能量以接近光速的速度旋轉(zhuǎn)，其內(nèi)部產(chǎn)生巨大的負壓以吞噬物體，從而形成黑洞。暗能量黑洞是星系形成的基礎，也是星團、星系團形成的基礎。暗能量黑洞的體積很大，可以有太陽系那樣大。
物理黑洞
物理黑洞由1顆或多顆天體坍縮形成，具有巨大的質(zhì)量。當1個物理黑洞的質(zhì)量等于或大于1個星系的質(zhì)量時，稱為奇點黑洞。物理黑洞的體積非常小，可縮小到1個奇點。
物理性質(zhì)劃分
按物理性質(zhì)劃分可以將黑洞分為4類：不旋轉(zhuǎn)不帶的黑洞，即施瓦西黑洞；不旋轉(zhuǎn)帶電黑洞，即所謂的R- NBH施瓦西黑洞；旋轉(zhuǎn)不帶電黑洞，即所謂的克爾黑洞；一般黑洞，也稱為克爾一紐曼黑洞。
參考資料 >
Black Holes.nasa.2024-01-16
吞噬一切的黑洞竟然也有“壓力”.人民網(wǎng).2024-01-11
黑洞:宇宙中最神秘的天體.新民周刊.2024-01-16