计算黑洞自转的角速度并论证黑洞不存在奇点
| 分类: 宇宙天文航天 |
今天读了张双南博士关于黑洞转速的研究,从资料中了解到:从1995年起,张双南和另外两位华裔科学家崔伟、陈莞一起,开始搜集黑洞数据资料。1997年2月份,正式构思"黑洞"旋转的研究,他们应用扫描原理,探测天体形象和银河系周围的物质,包括对原先由张双南发现并命名为GRO1655-40的"黑洞"的研究。由于"黑洞"本身不发光,于是利用银河系中双星系统的特性,和从数个人造卫星所收集的各X--射线资料,来勘测距"黑洞"最近一颗稳定行星的面积和转速,从而推算测定出"黑洞"以每秒钟十万次的极快速度旋转,在此项发现之前,宇宙间旋转间最快的物体是Crab.pulsar,每秒钟转动33次。那么如何从理论上推算黑洞自转的角速度呢?
一、新理念研究黑洞
黑洞(英文:Black Hole)是现代广义相对论中,存在于宇宙空间中的一种天体。黑洞的引力极其强大,使得视界内的逃逸速度大于光速。故而,“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。也就是说,黑洞最基本的要求:至少是光线绕黑洞表面以光速运动,即光不能辐射到黑洞之外的空间。如果黑洞超光速自转,辐射半径小于黑洞的半径,辐射向黑洞内部辐射,最后形成小于黑洞半径的辐射椭球体。
其实,物体之所以能辐射,是由于物体自转的线速度小于光速,当物体自转的线速度大于或等于光速,物体就不能向外部空间辐射,所以物体的可见半径等于:R=c/ω,其中R是物体的可见半径、c是光速、ω是物体自转的角速度。我的这一论证被美国物理学会2021年四月会议录用,录用截图如下:
下面我以大质量恒星形成黑洞的过程,说明我的理论的正确性。太阳是自转的,根据日面的活动客体的观测数据整理得到的,随所观测的活动客体的不同而不同。以恒星为参考背景,日面纬度17°处的太阳自转周期是25.38日,即大约2.2×10^6秒,太阳的半径约7×10^8米,则太阳的周长约4.4×10^9米,所以太阳自转的线速度约2×10^3米/秒。我在科学智慧火花栏目发表的《关于地球引力场半径的探索》论述——地球之所以辐射,是因为地球的自转线速度小于光速,对于太阳也一样。太阳之所以能辐射,是由于太阳自转的线速度小于光速,光速是物质和暗物质的拐点。如果太阳自转的线速度等于光速,按照运动速度的规律,太阳的辐射粒子应该以太阳的半径为半径随太阳自转,即太阳不在辐射——即变成黑洞,理论推测,已经达到史瓦西半径或更小。现在我用这一理论推粗略算一下太阳的史瓦西半径,说到底太阳的史瓦西半径是由太阳的塌陷形成的,太阳是自转的,太阳塌陷的瞬间,一定遵循角动量守恒定律。根据角动量守恒定律得,MVR=MCr……,其中,M是太阳的质量,R是太阳的半径,V是太阳自转的线速度,C是光速,r是太阳自转达到光速是的半径,即太阳的史瓦西半径或更小。代入计算得r=4.7×10^3米,所以太阳的史瓦西半径不小于4.7千米。
由于线速度等于角速度乘以半径,即c=ωR,所以R=c/ω,其中R是黑洞的半径、c是光速、ω是黑洞自转的角速度。
二、黑洞角速度的计算
由上面的论证可知:黑洞的半径等于光速除以黑洞自转的角速度,即R=c/ω,则ω=c/R。相关资料显示,科学家观察存在直径10公里的黑洞,即R=5×10^3米,这个黑洞自转的角速度至少是:ω=c/R=3×10^8/5×10^3=6×10^4rad/s,一秒钟旋转的次数至少是:ω/2π=970次,也比之前发现的宇宙间旋转间最快的物体是Crab.pulsar,每秒钟转动33次,快好多倍。
我们再研究张双南博士推算测定出"黑洞"以每秒钟十万次的极快速度旋转。即ω/2π=100000次,ω=6.18×10^5rad/s。带入R=c/ω=48.5米。即张双南博士发现黑洞的不小于48.5米,如果这个黑洞的半径大于48.5米,这个黑洞就是内辐射黑洞,黑洞边缘的线速度超光速。假设这个黑洞和已知科学家发现最小黑洞的半径相当——10公里,其半径就是5×10^3米,则这个黑洞的边缘速度是:v=ωR==6.18×10^5×5×10^3=3.4×10^9m/s,即这个黑洞超光速自转,这个黑洞内辐射,在黑洞内部形成半径约是48.5米的椭球体。
三、黑洞不存在奇点
奇点半径大概只有十的负33次方厘米,即10^-35米。也就是说,黑洞的辐射半径必须在10^-35米数量级,根据辐射半径的计算方法:R=c/ω,ω=c/R=3×10^8/10^-35=3×10^43 rad/s,即天体的角速度必须达到——3×10^43 rad/s。
以现在已知最小黑洞的半径——5×10^3米计算,黑洞的边缘自转速度是:v=ωr=3×10^43×5×10^3=1.5×10^47m/s。如果黑洞半径更大,例如已知最大的黑洞半径是:3840亿公里=3.84×10^11米,则这个黑洞边缘的速度是:v=ωr=3×10^43×3.84×10^11=11.5×10^55m/s。
结论:通过计算分析得出结论,黑洞的半径等于光速除以黑洞自转的角速度,即R=c/ω。黑洞天体的边缘速度达到1.5×10^47m/s是不可能的,达到11.5×10^55m/s更是不可能的,所以黑洞不存在奇点。但是黑洞可能存在半径约百米级的辐射椭球体。

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