§1.30对黑洞存在性的重新审视
——基于引力理论与天文观测的分析
摘要:黑洞作为现代天文学和物理学的重要概念,一直备受关注。然而,近年
来一些新的理论和观点对黑洞的存在性提出了质疑。本文从引力理论和天文观
测两个方面,对黑洞的存在性进行重新审视,探讨其合理性与局限性,并提出
新的见解。
1.引言
黑洞的概念源于爱因斯坦的广义相对论。根据经典理论,黑洞
是一种引力极强的天体,其引力强大到连光线也无法逃逸。然而,
随着量子理论的发展和对引力本质的深入研究,黑洞的存在性逐渐
受到挑战。本文将从引力理论的修正和天文观测结果的角度,探讨
黑洞是否存在。
2.经典黑洞理论的局限性
经典黑洞理论基于牛顿引力和广义相对论,认为当一个天体的
逃逸速度等于光速时,就会形成黑洞。1916年,史瓦西
(Schwarzschild)根据爱因斯坦的引力场方程提出可描述非旋转、
无电荷的静态黑洞度规。在此基础上,通过变量变换,又相继有人提
出可以描述有旋转和有电荷的黑洞度规[1],如Kruskal度规、Rrissner-
Nordstrom度规、Kerr度规。然而,这几种黑洞度规描述的天体中心
处都有一个不可消去的引力无限大奇异点,所有物理定律在这点都将
失效,这在物理上是难以解释的。
在弱场条件下,根据牛顿引力
F??GMm(1.1)
2
r
可得到史瓦西度规
222?1222222
ds??1?2R/rcdt?1?2R/rdr?rd??rsin?d?(1.2)
????
的精确解,由其得到在半径为质量为M天体表面物质的逃逸速度是
r
u2GM/rc2R/r(1.3)
2
RGM/cc
式中。当r?2R时,天体表面物质的逃逸速度会大于光速。
c
通常把逃逸速度等于光速的天体半径r?2R称为黑洞视界半径,并当
半径趋于零时出现奇异点。
3肖军引力理论的提出
肖军引力理论对经典引力进行了修正。根据该理论,引力在
半径趋于零时不会趋于无穷大,而是趋于零。这种修正避免了奇
点的出现,同时也解决了逃逸速度大于光速的问题。
在考虑真空极化电荷作用下,笔者根据电场的散度方程统一
了四种场力,并导出两中性物体间存在的引力就是剩余电场引力
[2]
GMm?R??R/r
F??2?1??e(1.4)
r?r?
其中,R?GM/c2,是引力平衡半径。显然,这不同于牛顿引力,当
R
r?R时,中性物体间引力是随半径减小而增大,当r1.2R时引力达
r
到最大值,然后开始随减小而减小,并在rR时引力减小到零,当