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为什么广义相对论的施瓦西黑洞与牛顿力学的拉普拉斯黑洞完全相同

时间:2022-08-24 百科知识 版权反馈
【摘要】:要弄清这一问题,需要对广义相对论施瓦西解的推导过程进行分析。因此,由施瓦西解得出的黑洞实际上就是牛顿力学的拉普拉斯黑洞。总之,宇宙中并没有黑洞,把牛顿力学用到这个理论不适用的地方就会产生黑洞,拉普拉斯黑洞和施瓦西黑洞都是由这一原因造成的。

不但牛顿力学可以推导出黑洞,爱因斯坦广义相对论也能得出黑洞,而且广义相对论的施瓦西黑洞还与牛顿力学的拉普拉斯黑洞完全相同,为什么会出现这种情况呢?要弄清这一问题,需要对广义相对论施瓦西解的推导过程进行分析。下面,我们以温伯格《引力论和宇宙学》一书的推导方法为例,对这个问题进行分析。在施瓦西解的求解过程中,包括3个重要公式,这3个公式就是温伯格书中的式(8.1.6)、式(8.2.6)和式(3.4.5)[63]

在温伯格所著的书中,采用了光速为1的单位制。如果不采用这种单位制,上面3个公式就变为

上面第一个公式利用静态球对称引力场的对称性即可得出,式(14-13)在温伯格的书中是用场方程推导出来的,可以证明这个公式利用等效原理也可以推导出来,因此,对这两个公式我们没有异议。问题的关键是式(14-14),这个式子是牛顿极限公式,式中包含牛顿力学的势函数φ。

这里特别需要注意:由于爱因斯坦场方程在其推导过程中使用了牛顿极限,即在确定场方程系数的时候使用了牛顿极限。因此,有些求解方法,表面上看没有使用牛顿极限,但由于场方程是建立在牛顿极限基础上的,因此,这种方法实际上也使用了牛顿极限。如果把牛顿极限放到求解过程的最后一步,并利用式B=-g00,式(14-12)最终可写为。

把牛顿极限式(14-14)代入式(14-15),便可得

由式(14-16)可以得出施瓦西黑洞出现在

的区域。显然,式(14-17)就是拉普拉斯黑洞出现的条件。因此,我们得出施瓦西黑洞是这样产生的:

由于在施瓦西解的推导过程中使用了牛顿极限,由此导致在施瓦西解中包含了牛顿力学的公式,即牛顿力学的φ。把施瓦西解用到强引力场时,当牛顿力学的φ满足的条件时,于是,牛顿力学的拉普拉斯黑洞便出现在施瓦西解中。因此,由施瓦西解得出的黑洞实际上就是牛顿力学的拉普拉斯黑洞。

总之,宇宙中并没有黑洞,把牛顿力学用到这个理论不适用的地方就会产生黑洞,拉普拉斯黑洞和施瓦西黑洞都是由这一原因造成的。

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