[논문 리뷰] A new line element derived from the variable rest mass in gravitational field

N. Ben-Amots|ArXiv.org|2008. 08. 19.

Black Holes and Theoretical Physics참고 문헌 50인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 입자의 정질량이 중력장에서 변할 수 있다는 가정에서 유도된 새로운 선 요소를 제안하며, 이는 사건의 지평선을 피하고 따라서 블랙홀을 제거한다. 에너지 보존 법칙을 적용하고, E=mc²에 따라 중력 위치 에너지가 질량에 기여하도록 허용함으로써, 이 이론은 일반 상대성 이론의 세 가지 고전적 검증을 재현하면서도 복사와 입자가 거대한 천체에서 탈출할 수 있도록 한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 중력 위치 에너지로 인해 정질량이 변할 수 있도록 허용함으로써 블랙홀을 피하는 중력 이론을 개발하는 것.
• 에너지 보존 법칙을 중력 상호작용과 조화시키며, 일반 상대성 이론과 달리 중력 위치 에너지를 질량에 기여시켜야 한다는 것.
• 모든 일반 상대성 이론의 실험적 검증, 특히 근일점 운동과 빛의 굴절과도 호환되는 선 요소를 유도하는 것.
• 특이점과 우주 감시 이론의 문제를 피하는 블랙홀에 대한 타당한 대안을 제공하는 것.
• 향후 태양 근처 인공 위성을 이용한 관측 실험을 통해 이 이론을 일반 상대성 이론과 다른 질량 변화 모델과 구별하는 것.

제안 방법

• 시험 입자의 총 에너지를 무한거에서의 정에너지와 음의 중력 위치 에너지의 합으로 간주한다.
• 총 에너지에 E=mc²를 적용하여 위치에 따라 변하는 정질량 m(r) = m∞ / (1 + GM/(c²r))를 유도한다.
• 변하는 정질량에서 새로운 선 요소를 유도하며, 이는 슈바르츠실트의 진공 해와 다름.
• 운동량 기여가 무시할 수 있을 정도로 작은 정적 근사에서, 잠재 에너지 기울기를 통해 힘을 유도한다.
• 새로운 계량식의 예측을 애인스타인의 일반 상대성 이론과 비교하며, 특히 근일점 운동에 초점을 맞춘다.
• 향후 태양 근처에서 타원 궤도를 가진 인공 위성을 이용해 상대론적 근일점 운동을 고정밀도로 측정하는 실험을 제안한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 변하는 정질량을 가진 중력 이론이 일반 상대성 이론의 세 가지 고전적 검증을 재현할 수 있는가?
• RQ2 변하는 정질량 모델이 사고의 지평선과 블랙홀이 필요 없도록 하는가?
• RQ3 이 새로운 선 요소는 태양 근처 위성 미션을 통해 일반 상대성 이론과 구별될 수 있는가?
• RQ4 이 모델에서의 근일점 운동률은 애인스타인의 공식과 다른 질량 변화 이론과 비교해 어떻게 다른가?
• RQ5 중력 위치 에너지가 질량에 기여하는 역할은 무엇이며, 이는 시공간 계량에 어떻게 영향을 미치는가?

주요 결과

• 유도된 선 요소는 아인스타인 방정식의 진공 해가 아니지만, 현재까지의 일반 상대성 이론의 모든 실험적 검증과 호환된다.
• 이 이론은 사고의 지평선이 없음을 예측하여 블랙홀을 제거하고 특이점과 우주 감시 이론의 필요성을 피한다.
• 이 모델에서의 근일점 운동률은 1/r^{5/2} 비례하며, 제안된 공식의 계수 p=1로, 이는 애인스타인의 p=0와 지수 중력 이론의 p=1/2와 다르다.
• 향후 태양 근처 인공 위성을 이용한 상대론적 근일점 이완 측정은 이 이론을 일반 상대성 이론과 다른 모델과 구별할 수 있다.
• 이 이론은 복사와 고속 입자가 일반 상대성 이론에서 블랙홀이 되는 천체로부터도 탈출할 수 있도록 허용한다.
• 이 모델은 에너지 보존과 아인스타인, 이너펠드 및 아르노비츠 등이 중력에서 질량-에너지 등가성에 대해 제시한 개념적 프레임워크와 일치한다.