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黑洞探究

2018-05-28汪志民

东方教育 2018年9期
关键词:质量

黑洞是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种天体。黑洞的引力很大,使得视界内的逃逸速度大于光速。并且“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”(参见百度百科《黑洞》)。一般说来,普通黑洞是由恒星塌缩形成的,可以称其为恒星黑洞,以下的讨论假设黑洞没有自旋。

一、史瓦西半径不是黑洞的視界半径。

史瓦西半径的含义是:黑洞周围的光,到达这个距离,都会被吸入其中,其它物质更跑不出来,因此该半径以内所有的物质都会被吸入黑洞,半径内部是看不见的,这也是黑洞的视界半径(参见百度百科《史瓦西半径》)。这样的说法忽略了“光子”同“达到光速的粒子”之间的区别。

观察史瓦西半径的推导,从势能mgh = 动能 mv?出发,h就是半径r,速度v就是光速C,加速度g = 万有引力F/质量m = (GMm/r?)/ m = GM/r?,代入之后,rGM/r?= C?/2,得到r=2GM/C?,其中G是万有引力常数=6.67*10-11,M是黑洞质量,C是光速。史瓦西推导的这个半径,得到了爱因斯坦的认同,科学界以他的名字命名,称之为“史瓦西半径”。

整个公式都是牛顿经典力学,众所周知,牛顿力学在高速运动或大质量物体上是不成立的,黑洞周围应该使用相对论原理。而且势能、动能都是能量,能量是力在质量上做的功,能量=力*距离。从能量出发,推导出和质量有关的半径倒有可能,得出和曲率有关的半径可能性不大。光没有质量,不是和质量有关的半径。光在黑洞的引力场中是不受力的,走的是直线,只不过在黑洞引力场中,空间本身被弯曲了,直线也弯曲成了圆,这应该是个和曲率有关的几何问题,当然是“非欧几里得几何”,可能是罗巴切夫斯基的双曲几何或是黎曼的椭圆几何。……

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