談用中學物理知識求解席瓦西半徑的方法

羅純一

(浙江省溫州中學,浙江溫州 325014)

1 從機械能入手求解

2 從牛頓第二定律入手求解

3 從質能方程入手求解

顯然,2、3兩種解法所得結果并非席瓦西半徑,問題出在哪里?事實上述三種解法中都涉及到光的行為,牛頓定律、引力勢能等公式均已不適用,嚴格地說,這3種解法都不正確.席瓦西是由愛因斯坦的廣義相對論知識求出黑洞的最大半徑的.若撇開粒子的相對論效應,將光子及其他微觀粒子都看作經典的物質微粒,從中學物理角度分析,第1種解法可行,2、3兩種解法仍然是錯誤的.

第3種解法中,式子E=mc2代表質量是m的粒子所具有的各種形式能量的總和.這是狹義相對論的結果.從牛頓力學理解,光子不能脫離天體的萬有引力,應該是引力勢能大于光子的動能,而非大于總能量mc2,故此解法也是不恰當的.

由上述分析可知,中學階段求解席瓦西半徑,應該選用第1種方法比較合適.

1 全日制普通高級中學教科書.物理第1冊.北京:人民教育出版社,2008