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黑洞(英文:Black Hole,简称BH)是由广义相对论所预言的,存在于宇宙空间中的一种致密天体。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。黑洞的引力为何如此强大呢?分析、论证如下。
我在本栏目发表的多篇关于地球引力的研究,得出万有引力定律的最终表达式是:F=G1 ³√H1H2ω1ω2/R^2 ³√R1R2(三次根号R1R2),其中,R1、R2是两个物体的空间半径、G1是修正后的万有引力常数、ω1、ω2分别是两个物体自转的角速度、H1、H2分别是两个物体的属性常数、R是两个物体之间的距离。
分析万有引力的最终表达式,引力的大小可以认为只与两个物体之间的距离、自身的半径自转角速度有关,与爱因斯坦引力理论所论证的引力是质量弯曲时空的结论不谋而合。分析方程万有引力定律控制引力大小的因素都是空间半径,揭示引力形成的真正原因——弯曲空间的程度。换句话说,引力的大小就是由空间弯曲的程度决定的。我们假设一个物体是黑洞,这里我假设万有引力定律的最终表达式中的第一个物体是黑洞,根据引力强度的定义,黑洞的引力强度必然是:E=G1 ³√H1ω1 /R^2 ³√R1,并且此时R1=R,所以黑洞的引力强度E=G1 ³√H1ω1 /R^2 ³√R。
众所周知,黑洞是大质量的恒星塌缩形成的。恒星塌缩发生显著变化除了恒星的半径还有恒星自转的角速度。根据角动量守恒定律,MVR=MCR1,M是恒星的质量,R是恒星的半径,V是恒星自转的线速度,C是光速,R1是恒星自转达到光速时的半径,由于C远远大于V,所以R必然远远大于R1。即大质量恒星塌缩形成黑洞,黑洞的半径远远小于恒星的半径。
根据角速度和线速度的关系:v=ωR,恒星塌缩为黑洞角动量守恒定律变形为:Mω2R^2=Mω1R1^2,大质量恒星塌缩形成黑洞,黑洞的半径远远小于恒星的半径,必然的结果:恒星塌缩为黑洞的角速度远远大于恒星的角速度。现在再分析黑洞的引力场强度E=G1 ³√H1ω1 /R^2 ³√R,分析这个方程,由于G1、H1是常数,恒星塌缩成为黑洞时:黑洞的角速度远远大于形成它的恒星的角速度、黑洞的半径远远小于形成它的恒星的半径,分析黑洞引力强度E=G1 ³√H1ω1 /R^2 ³√R,必然是,恒星形成黑洞必然结论是:黑洞引力强度方程分子急剧增大的同时,分母急剧减小,并且分母还是指数级减小;其实,根据上述分析及角动量守恒定律,半径指数级变化,角速度也必然指数级变化,所以黑洞的引力强度必然急剧增大,以至于光都无法逃逸。
结论:黑洞的引力极其强大,使得视界内的逃逸速度大于光速,本质原因是:不仅是半径缩小,还有自转角速度变大。