Josiah02 发表于 2024-9-9 18:39:54

为什么黑洞能够抵抗自身引力的稳定?

中子星是类时间物质,在量子色动力学(强色力)中最大质量约为 2.34 个太阳质量。黑洞是类空间物质,没有最大质量,但最小质量为 2.35 个太阳质量。事实上,黑洞已被证实具有数百万或数十亿个太阳质量。
所有类时间物质都是因果的,而黑洞类空间物质则是非因果的。非因果类空间物质没有可识别的粒子状态(类空间区域中的一切都脱离了质量壳层),没有泡利原理,没有运动方程,没有流体静力学稳定性方程,没有状态方程,没有熵,没有温度,没有普朗克常数,没有玻尔兹曼常数,没有有限温度量子场论。
黑洞唯一具有的量是引力不变量,它是无穷远处的可观测量和标量曲率 R。引力不变量的函数也是引力不变量,例如其体积、面积、半径等。
引力流形是具有等距对称性的度量空间,这些引力不变量就是这些对称性下的不变量。如果度量空间是闵可夫斯基空间,那么等距对称性就是我们熟悉的庞加莱群。
黑洞是没有最大质量的稳定物体
黑洞压力——P S是向外的压力,它因负标量曲率而保持膨胀;P M 是向内的压力,它因自重而试图压缩黑洞——都是引力不变量。在 P S = -P M的证明中,表明平衡也是稳定的,并且出现了一个通用黑洞常数 F = 3c 4 /4G = 9.077...x10 43 N。
所有黑洞都具有相同的膨胀力常数 F,与黑洞质量无关。正是这个新的黑洞通用常数解释了为什么黑洞没有最大质量。
这个宇宙力常数有两个直接后果:
(1)宇宙中最大的压力 P宇宙是物理上可观测和可计算的。最小的黑洞拥有宇宙中最高的压力。使用前面提到的估计最小 2.35 个太阳质量,可以得到 P宇宙= 1.5183...x 10 35 N/m 2 。这是一个难以理解的大值,因此我们可以将其与估计的木星中心压力 P木星= 650 x 10 6磅/平方英寸(NASA 网站 - 使用英国单位)进行比较,得出 P宇宙/P木星= 3.3878...x10 22,仍然超出人类的理解范围。
(2)存在黑洞合并的面积定律,但这不是霍金的猜测,与熵毫无关系。为了使两个黑洞合并,其体积压强分别为 P 1和 P 2,并留下压强为 P 3的残余物,需要 P 1 +P 2 > P 3,否则残余物不存在。由于压强为 P = F/面积,通用力常数为 F,这给出了实际的黑洞合并面积定律,涉及倒易面积 1/A 1 + 1/A 2 > 1/A 3。现有的引力波数据与该倒易合并面积定律一致。通用黑洞常数的存在控制着黑洞的合并。
黑洞奇点问题
将因果关系应用于无因果空间物质总是会导致矛盾。广为引用的黑洞具有奇点的说法是基于将因果爱因斯坦运动方程错误地应用于无因果黑洞,产生了假奇点,见图 2。
这个方程是矛盾的,因为左边的标量曲率是引力不变量,而右边的球坐标不是引力不变量,在《物理学进展报告》上发表的文章中,证明了黑洞没有奇点。
如果将因果物理学应用于黑洞类空间物质,总会出现矛盾
如果将因果有限温度量子场论挪用到非因果类空黑洞,就会产生矛盾:在一个常被引用的参考文献中,霍金就曾进行过这种挪用,他指出黑洞具有温度,并且会蒸发掉其质量,达到真空状态。
当因果物理学应用于非因果类空黑洞时,我们预期的矛盾在哪里?如果黑洞真的辐射,它们的质量确实会趋近于零,但如图 1 所示,它们的负标量曲率 R 不会趋近于零,而是趋近于负无穷:黑洞的最终状态不是所需的真空状态 R = 0。这是将因果有限温度场理论挪用到非因果类空物质上产生的矛盾。
标量曲率 R 的重正化
广义相对论的目标之一是四维时空中 R 的重正化。2018年的一篇文章表明,有限温度量子场论中 R 的重正化满足与热力学势重正化相同的定理。
这两个量都是物理可观测量,在费曼图中没有“腿”(即没有外部格林函数)。量子场论中“臭名昭著”的预测是电弱真空能量密度比实验真空能量密度大 10 120个数量级,这是一个错误的陈述,因为这个常数项在热力学势的重正化定理中被抵消了。
最后,我们可以说,由于因果关系,木星无疑比无因果黑洞复杂得多。

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