如何理解引力場的能量密度是負的?

時間 2021-05-30 17:00:05

1樓:飄呀飄呀飄

像郎道教材那樣強行定義引力場能動張量(自然包含能量密度),定義出來又不協變。還不如不去定義(強烈的個人喜好)

拿漸近平直時空來看,對比結合能思考會很有啟發。

散裝的一對粒子, 各自質量是m1,m2......在這個體系自身引力的作用下匯聚,釋放走一部分能量E到無窮遠,最後穩定下來形成乙個新的物體,質量記作M。

m1 + m2E = M

搞到ADM質量那麼深的話,算一算會發現的確是這回事兒。

真算的話還不用精算,對被積分的東西做比較即可

說了一堆提問者都知道的話哈哈哈哈~

穩定性畢竟是看的體系能量有沒有下限。引力場能只佔據總能的一部分,只看這個是判斷不了的。

有個很有名的正質量定理,關心的點是類似的。而且有嚴密的證明。以我淺薄的認知來看,就是說哪怕合適的引力場能量是負的,總能量一定要保持是正的。下限就有保障了。

不涉及高深數學、不追求嚴密性的話可以拿史瓦西黑洞來看。要是試驗粒子的引力勢能負得比自己的質量還厲害,搞得總能量都是負的,其實就相當於關心黑洞內部往外跑的粒子了。這樣一來對於無限遠的觀察者來說,這個能量就沒有可提取的意義了(霍金輻射另說,只論經典的)。

又涉及暗能量又涉及能量沒下限的話,就引出Phantom energy了。Phantom是比較奇怪的,不過跟引力場能量比就是另外一回事兒了。

2樓:非專業性旁白

這就是個定義吧。一般來說我們會把引力場的無窮遠點當做勢能零點,當然在有限遠內能量密度為負了。你拿靜電場模擬,本質上也是承認了上述的規定。

你也可以把有限遠r處當做勢能零點,不過這顯然不是乙個「良好的定義」。

另外,這跟暗能量一點關係都沒有,不要瞎腦補。

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