[论文解读] 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 8

一句话总结

本文提出了一种新的线元，其假设基于粒子的静质量在引力场中会发生变化，从而得到一个避免事件视界的度量，因此消除了黑洞。通过应用能量守恒，并允许引力势能通过E=mc²对质量产生贡献，该理论重现了广义相对论的全部三个经典检验，同时允许辐射和粒子从大质量天体逃逸。

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.

研究动机与目标

• 开发一种引力理论，通过允许静质量因引力势能而变化，从而避免黑洞的产生。
• 调和能量守恒与引力相互作用，将引力势能视为对质量的贡献，这与标准广义相对论不同。
• 推导出一个与广义相对论所有实验检验（包括近日点进动和光线偏折）相容的线元。
• 提供一种避免奇点和宇宙监督问题的黑洞可行替代方案。
• 通过近日人造卫星实现未来观测检验，以区分该理论与广义相对论及其他变质量模型。

提出的方法

• 假设测试粒子的总能量为其在无穷远处的静能与负的引力势能之和。
• 将E=mc²应用于总能量，推导出位置相关的静质量：m(r) = m∞ / (1 + GM/(c²r))。
• 从变静质量推导出一个新的线元，其与史瓦西的真空解不同。
• 采用准静态近似，忽略动量贡献，从而通过势能梯度推导出力。
• 将新度量的预测与爱因斯坦的广义相对论进行比较，尤其关注近日点进动。
• 提出未来利用近日轨道高度椭圆的人造卫星测量相对论性近日点进动，以实现高精度区分。

实验结果

研究问题

• RQ1 具有可变静质量的引力理论能否重现广义相对论的三个经典检验？
• RQ2 可变静质量模型是否消除了事件视界和黑洞的需要？
• RQ3 能否通过近日卫星任务实验区分该新线元与广义相对论？
• RQ4 该模型中的近日点进动率与爱因斯坦公式及其他变质量理论相比如何？
• RQ5 引力势能在贡献质量方面起什么作用？这如何影响时空度量？

主要发现

• 推导出的线元并非爱因斯坦方程的真空解，但与当前广义相对论的所有实验检验保持相容。
• 该理论预测不存在事件视界，因此消除了黑洞，避免了奇点问题，并无需宇宙监督假设。
• 该模型中的近日点进动率与1/r^{5/2}成正比，其公式中系数p=1，与爱因斯坦的p=0及指数引力的p=1/2不同。
• 未来利用近日人造卫星测量相对论性近日点进动，可能将该理论与广义相对论及其他模型区分开来。
• 该理论允许辐射和高速粒子从所有大质量天体逃逸，即使在广义相对论中这些天体本应是黑洞。
• 该模型与能量守恒一致，并与爱因斯坦和英菲尔德以及阿诺维茨等人的质量-能量等价在引力中的概念框架相符。