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“光子球”上的“负压”及其状态方程

(2012-11-10 09:56:20)
标签:

杂谈

“光子球”上的“负压”及其状态方程

 

——“光子球”“暗能量”

与爱因斯坦的宇宙学常数或真空能预言状态方程W不随时间而变

完全一致

 

杨明昆  王严学  杨昭国

 (ygyzg@126.com)

 

    摘要:由广义相对论可知,“奇点”外可以存在“光子球”。稳定的“奇点”,可以使得其外部“光子球”聚集“超巨量”的“光子”,形成“光子流体”。“光子流体”可以产生“负压”和“反引力”,“负压”可以确保“光子球”的稳定,“反引力”造成了宇宙的膨胀。“光子球”“暗能量”与爱因斯坦的宇宙学常数或真空能预言状态方程w(压强与能量密度之比值)不随时间而变、且恒为W=-1完全一致。参考材料:《高能所等在暗能量研究方面取得新成果》http://www.cas.cn/ky/kyjz/201210/t20121030_3673887.shtml

    关键词:光子球  负压  反引力  暗能量  状态方程

 

    1.“光子球”

    对于广义相对论中的开普勒问题的讨论,认为:对于无质量的粒子,例如对于“光子”可以存在一个半径为(3/2)RS的圆轨道(RS为中心质量的史瓦西半径),称这个半径所构成的球为“光子球”。

    我们的宇宙起源于一次“奇点”“大爆炸”,所以,对于这个“奇点”来说,其外部可以存在一个“光子球”。

    如果这个“奇点”的质量M能够在“足够长”的时间内保持稳定,那么在这个“光子球”上,就可以聚集、储存“超巨量”的切线方向上的“光子”。我们把这种现象称为“光子球超巨量”。

“光子球”上的“负压”及其状态方程

    2.“负压”

    “光子”具有相对论质量hv/c2(其中h为普朗克常数,c为光速,v为频率)。

    我们知道,符合伯努利定律的“流体”,必须是满足非粘滞、不可压缩、稳定三个条件的“普通流体”。而对于由“光子”形成的“特别”“流体”来说,与这三个条件并不“对立”,我们不妨“猜想”:“假设”“光子”形成的“流体”——“光子球”上的“光子流”,符合伯努利方程:

p+ρgh+(1/2)*ρc2=a(式中p、ρ、c分别为“光子球”上“光子”“流体”的“压强”、“相对论质量密度”和速度,h为相对于中心质量M的铅垂高度即R,g为“重力加速度”,a为常量).一般情况下,即在非“光子球”上,“光子”比较“稀薄”,其“相对论质量”很微小,“相对论质量密度”ρ可以视为0,由ρ=0得p=a ,又由p=0得a=0;当高度h不变,速度c(光速)的大小不变,ρ发生变化时,压强p是ρ的函数:p= f(ρ)=-ρgh-(1/2)*ρc2.

    尽管单个“光子”的“相对论质量”都“很微小”,但是,在“光子球”上聚集、储存了“超巨量”的“光子”之后,“造成了”“光子球”上拥有了“超巨大”的“相对论质量”,就会产生“超巨大”的“万有引力”。而这种“万有引力”的“方向”与中心质量M产生的“万有引力”的“方向”正好相反,给人以“反引力”的“印象”。这可以正是所说的“暗能量”产生的“超巨大”的“反引力”(形成“球形反引力场”)。同时,“光子球”“每一个点面积”上具有了“超巨大”的“相对论质量密度”ρ,于是就产生了“超巨大”的“负压”,形成“强负压”。

    “足够”的“负压”,可以确保“光子球”上,拥有“稳定”的、“持续”的、“超巨量”的“光子”,从而使得“光子球”本身,就具有了“聚集”、“储存”、“保持”“光子”的“能力”,同时,保证了即便是在中心质量M的史瓦西半径增大,或者减小、甚至变为0的情况下,原有的“光子球”仍然可以“稳定存在”。我们猜想:这个“负压”可以是“暗能量”的“强负压”。

若设:“光子球”上“光子”的“相对论总质量”为m,“光子球”体积为V,G为引力常数,“光子球”上的“能量密度”为ρ0

则有:

ρ0=mc2/V,h=R,ρ=m/V即ρV=m,g=GM/R2,gR=GM/R,

p= f(ρ)=-ρgh-(1/2)*ρc2=-ρgR -(1/2)*ρc2

所以:

W=p/ρ0=(-ρgR-(1/2)*ρc2)V/mc2

=(-ρVgR-(1/2)*ρVc2)/mc2

=(-mgR-(1/2)* mc2)/mc2

=(-gR-(1/2)c2)/c2

=(-GM/R -(1/2)c2)/c2

=- GM/Rc2 -(1/2)

    3.“W=-1”

    在“视界”(其半径即史瓦西半径RS==2GM/c2)上,如果形成的“光子球”(“视界光子球”),能够满足“光子球超巨量”,即R=RS==2GM/c2,那么这时W=p/ρ0=- GM/Rc2 -(1/2)=-1。

    然而,对于广义相对论中的开普勒问题的讨论,认为半径小于(3/2)RS的圆轨道是不能存在的,对于“光子”存在一个半径为(3/2)RS的圆轨道,可以满足“光子球超巨量”,即R=(3/2)RS=3GM/c2,所以这时W=p/ρ0=- GM/Rc2 -(1/2)=-5/6>-1。

 

    但是,我们认为,“光子球”上产生的“负压”,对于一个在“足够长”的时间内保持稳定的“奇点”来说,可以形成“稳定的”“视界光子球”,所以应该是“W=-1”。

    所以说,“光子球”“暗能量”与爱因斯坦的宇宙学常数或真空能预言状态方程w(压强与能量密度之比值)不随时间而变、且恒为W=-1完全一致。

“光子球”上的“负压”及其状态方程

 

 

 

 

 

 

 

 

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