經典力學也能預測黑洞存在,並計算出其半徑,為什麼沒人提?

2020-12-15 科學探索家

經典力學預測的黑洞和現在的黑洞,其屬性是不能相提並論的。並且如果承認經典力學的黑洞成立,那麼相對論和量子力學就不能成立。原因介紹如下:

①經典力學的黑洞,當時被稱為「暗星」

暗星的由來,早先是由18世紀的科學家米歇爾,當時在寫給卡文迪許的一封信裡提到的,認為宇宙中會不會存在一種引力極強的天體,連光線都無法在其表面逃離。相同的觀點,法國科學家拉普拉斯也提過。

他們用的理論框架是牛頓力學,而且關於這個問題的思路和計算也不難。按照當時盛行的光微粒說:光是由一個個小微粒構成,因此一個小微粒的動能就是1/2mc^2,這是牛頓力學中的動能公式,其中c為光速

再加上相關逃逸速度的計算:光微粒逃離天體的過程就是克服引力的過程,因為只需將動能和引力勢能之間做個關聯即可

我們就能簡單得到結論:動能=引力勢能,隨後就能得到暗星的最大半徑=2GM/c^2,G是引力常數,M是暗星質量,c是光速

②那為何經典力學中的暗星不能成立呢?

通過上段我們可以發現,當時光微粒的動能表達式仍舊是牛頓力學中的形式,但實際上光微粒的動能在相對論中是mc^2的形式,其中m是光子的相對論質量,而相對論質量通過質能方程E=mc^2和量子力學中能量子假設E=hv(h為普朗克常數、v為頻率)可知。

並且光子在暗星上的運動和地球上的拋石頭類似,向上運動後,最後還的掉下來,也就是說光速是可變的,這與光速不變原理又不一致。

也就是說,當時拉普拉斯等人的計算過程存在明顯的錯誤。所以經典力學的黑洞不能成立,否則相對論和量子力學就得推翻了。

③為什麼說暗星的半徑公式和現在的黑洞半徑公式相同

第一部分我們提到了暗星的最大半徑公式是2GM/c^2,而相對論中史瓦西黑洞的半徑公式也是2GM/c^2,只能說這純粹是一種巧合。史瓦西黑洞是基於廣義相對論得到的結果(經典力學手段,在一系列錯誤的配合下,很巧的得到了相同的結論),並且相對論對於引力的理解也是和經典力學有很大區別的。

再說,如今黑洞的類型還不止一種,史瓦西黑洞僅僅是最簡單的一種,還有克爾黑洞、克爾紐曼黑洞、雷斯勒-諾德斯特洛姆黑洞,這幾種的區別在於電荷的攜帶和是否自轉兩方面上。而這些結論是經典力學所給不了的。

如果再往深了說,一般黑洞是由恆星的衰亡產生的,而恆星的衰亡演化過程,經典力學也沒法描述,總之,這個問題在細節上能涉及很多方面。

因此,總的來說經典力學預言的黑洞,是不存在的,僅僅是在某些部分上的描述和如今的黑洞類似。

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    恆星為什麼會發光發熱呢?科學家發現恆星的能量是核的聚變反應所產生的,也就是熱核反應所產生的。恆星由於其自身的強大質量,會導致強大的萬有引力,導致它自身往裡坍縮,坍縮可以使其中心溫度非常高,壓力也非常巨大,從而發生熱核反應,氫原子聚變成氦原子,並釋放出核能。而氦原子還能進一步發生聚變反應,生成碳、氧;碳、氧進一步聚變反應,生成更重的元素鐵、矽等。
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  • 弦理論能解釋黑洞奇點處的物理現象嗎?
    對奇點的拋棄:黑洞中心的「奇點」(體積為零、密度為無窮大的物體)這一古老概念在科學記者和科幻節目中仍然很流行,但大多數物理學家從未認真對待過。這個想法甚至被愛因斯坦自己(這個想法來自他的理論)拒絕了。奇點通常被視為理論中預測它們的錯誤:理論做出無意義預測(例如無限值)的點,並且通常自相矛盾。
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    這是2019年小升初考試,數學試卷預測題,請計算陰影部分的面積。這道題共6分,是這套小升初數學預測試卷的第19題。試題內容如下圖所示,你看了以後能做出來嗎?能做出來的都是優秀的小學畢業生。即總面積長方形ABCD,減去中間的一個圓O的面積,再減去兩端直角扇形的面積,就可以計算出了陰影部分的面積。
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