[論文レビュー] A new line element derived from the variable rest mass in gravitational field

N. Ben-Amots|ArXiv.org|Aug 19, 2008

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 50被引用数 8

ひとこと要約

この論文は、粒子の静止質量が重力場内で変化すると仮定することで、事象の地平線を回避する計量を導出し、ブラックホールを排除する新しい線素を提案している。エネルギー保存則を適用し、E=mc²により重力ポテンシャルエネルギーが質量に寄与するとみなすことで、一般相対性理論の3つの古典的検証を再現するとともに、放射線や粒子が質量を持つ天体から脱出可能であることを示している。

ABSTRACT

This paper presents a new line element based on the assumption of the variable rest mass in gravitational field, and explores some its implications. This line element is not a vacuum solution of Einstein's equations, yet it is sufficiently close to Schwarzschild's line element to be compatible with all of the experimental and observational measurements made so far to confirm the three Einstein's predictions. The theory allows radiation and fast particles to escape from all massive bodies, even from those that in Einstein's general relativity framework will be black holes. The striking feature of this line element is the non-existence of black holes.

研究の動機と目的

• 重力ポテンシャルエネルギーが質量に寄与することを仮定することで、静止質量が変化する理論を導出し、ブラックホールを回避する重力理論を開発すること。
• 一般相対性理論とは異なり、重力ポテンシャルエネルギーを質量に寄与させるというエネルギー保存則と重力相互作用を調和させる。
• 一般相対性理論のすべての実験的検証、特に近日点移動と光の屈曲と整合する新しい線素を導出すること。
• 特異点や宇宙監視の問題を回避するブラックホールの代替理論を提供すること。
• 太陽付近の人工衛星を用いた今後の観測的検証により、一般相対性理論および他の可変質量モデルとこの理論を区別できるようにすること。

提案手法

• テスト粒子の全エネルギーが、無限遠点における静止エネルギーと負の重力ポテンシャルエネルギーの和であると仮定する。
• 全エネルギーにE=mc²を適用し、位置に依存する静止質量m(r) = m∞ / (1 + GM/(c²r))を導出する。
• 可変な静止質量から、スワーツシルトの真空中解とは異なる新しい線素を導出する。
• 運動量の寄与が無視できる準静的近似を用い、ポテンシャルエネルギーの勾配から力の式を導出する。
• 新しい計量の予測をアインシュタインの一般相対性理論と比較し、特に近日点移動について検証する。
• 太陽に近い非常に離心率の高い軌道をとる人工衛星を用いた今後の測定により、相対論的近日点進動を高精度で測定する可能性を提案する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 可変な静止質量を有する重力理論は、一般相対性理論の3つの古典的検証を再現できるか？
• RQ2 可変な静止質量モデルは、事象の地平線とブラックホールの必要性を排除できるか？
• RQ3 太陽付近の人工衛星ミッションを用いて、この新しい線素を一般相対性理論と区別できるか？
• RQ4 このモデルにおける近日点移動率は、アインシュタインの式や他の可変質量理論と比べてどのように異なるか？
• RQ5 重力ポテンシャルエネルギーが質量にどのように寄与するか、そしてそれが時空計量に与える影響は何か？

主な発見

• 導出された線素はアインシュタイン方程式の真空中解ではないが、一般相対性理論の現在のすべての実験的検証と整合性を保っている。
• 理論は事象の地平線を予測しないため、ブラックホールが排除され、特異点や宇宙監視の必要性も回避される。
• このモデルにおける近日点移動率は1/r^{5/2}に比例し、提案された式の係数p=1となり、アインシュタインのp=0および指数的重力理論のp=1/2とは異なる。
• 今後の太陽付近の人工衛星を用いた相対論的近日点進動の測定により、この理論を一般相対性理論や他のモデルと区別できる可能性がある。
• 理論は放射線や高速粒子が、一般相対性理論ではブラックホールとなるようなすべての質量を持つ天体から脱出可能であることを許容する。
• このモデルはエネルギー保存則と整合しており、アインシュタインとインフェルト、およびアルノヴィットらの重力における質量-エネルギー等価の概念的枠組みとも一致する。