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经典力学也能预测黑洞存在,并计算出其半径,为什么没人提?

 灵魂医学 2019-04-13

经典力学预测的黑洞和现在的黑洞,其属性是不能相提并论的。并且如果承认经典力学的黑洞成立,那么相对论和量子力学就不能成立。原因介绍如下:

经典力学的黑洞,当时被称为“暗星”

暗星的由来,早先是由18世纪的科学家米歇尔,当时在写给卡文迪许的一封信里提到的,认为宇宙中会不会存在一种引力极强的天体,连光线都无法在其表面逃离。相同的观点,法国科学家拉普拉斯也提过。

他们用的理论框架是牛顿力学,而且关于这个问题的思路和计算也不难。按照当时盛行的光微粒说:光是由一个个小微粒构成,因此一个小微粒的动能就是1/2mc^2,这是牛顿力学中的动能公式,其中c为光速

再加上相关逃逸速度的计算:光微粒逃离天体的过程就是克服引力的过程,因为只需将动能和引力势能之间做个关联即可

我们就能简单得到结论:动能=引力势能,随后就能得到暗星的最大半径=2GM/c^2,G是引力常数,M是暗星质量,c是光速

那为何经典力学中的暗星不能成立呢?

通过上段我们可以发现,当时光微粒的动能表达式仍旧是牛顿力学中的形式,但实际上光微粒的动能在相对论中是mc^2的形式,其中m是光子的相对论质量,而相对论质量通过质能方程E=mc^2和量子力学中能量子假设E=hv(h为普朗克常数、v为频率)可知。

并且光子在暗星上的运动和地球上的抛石头类似,向上运动后,最后还的掉下来,也就是说光速是可变的,这与光速不变原理又不一致。

也就是说,当时拉普拉斯等人的计算过程存在明显的错误。所以经典力学的黑洞不能成立,否则相对论和量子力学就得推翻了。

为什么说暗星的半径公式和现在的黑洞半径公式相同

第一部分我们提到了暗星的最大半径公式是2GM/c^2,而相对论中史瓦西黑洞的半径公式也是2GM/c^2,只能说这纯粹是一种巧合。史瓦西黑洞是基于广义相对论得到的结果(经典力学手段,在一系列错误的配合下,很巧的得到了相同的结论),并且相对论对于引力的理解也是和经典力学有很大区别的。

再说,如今黑洞的类型还不止一种,史瓦西黑洞仅仅是最简单的一种,还有克尔黑洞、克尔纽曼黑洞、雷斯勒-诺德斯特洛姆黑洞,这几种的区别在于电荷的携带和是否自转两方面上。而这些结论是经典力学所给不了的。

如果再往深了说,一般黑洞是由恒星的衰亡产生的,而恒星的衰亡演化过程,经典力学也没法描述,总之,这个问题在细节上能涉及很多方面。

因此,总的来说经典力学预言的黑洞,是不存在的,仅仅是在某些部分上的描述和如今的黑洞类似。

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