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黑洞的引力超光速了嗎?

黑洞的引力超光速了嗎?

已知,宇宙中存在某一黑洞,其質量為M。我們根據史瓦斯半徑明白其R=2GM/c2。

我們根據史瓦斯半徑明白其視界半徑為R=2GM/c2。如圖所示。

黑洞的引力超光速了嗎?

現知道E(g)=mgh,其中g=GM/R2,并且R=2GM/c2。E(k)=1/2mv2。可以得到v=c。

如圖所示。一個物體沿黑洞視界切入。

黑洞的引力超光速了嗎?

根據GMm/R2=mv/R,且R=2GM/c2,所以得到v=(√2/2)c。我們知道假設v滿足逃逸要求,那么必須如下條件。

v=(√2/2)c。

2v=at。

a=GM/R2。

R=2GM/c2。

I = 1/2at2。

所以 l =4GM/c2=2R。

如此說來v=(√2/2)c,剛好是其逃逸速度,這與史瓦斯半徑要求的c值要小。所以導出矛盾。

那么到底怎樣分析黑洞視界半徑呢?如圖所示。

黑洞的引力超光速了嗎?

R為黑洞視界半徑,r為黑洞實體半徑。其中黑洞視界半徑R環處要求速度為光速c,且方向延半徑方向向外,而黑洞實體半徑r要求的速度為V(x)。光子的路徑如下圖所示。

黑洞的引力超光速了嗎?

根據機械能守恒,我們知道。

mg(R -r)= 1/2mⅤ2(x)-1/2mc2。

GMm/r2=mⅤ2(x)/r。

得到Ⅴ(x)=(√6/2)×c 。

r=GM/c2。

我們再將m的速度分解為Ⅴ1和Ⅴ2。如下圖所示。

黑洞的引力超光速了嗎?

可以得到:

mgr=1/2mⅤ2(1),且GMm/r2=mV2(x)/r。

mgR=1/2mV2(x)- 1/2mⅤ2(2)。

所以Ⅴ(1)= (√2/2)c。

Ⅴ(2)= (√2/2)c。

假設其入射角為α,那么tan(a)=1。

所示α=arc(tan√1)=45°時光子剛好為其逃逸角度。當角度小于α時光子可以逃逸。

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