Schwarzschild black hole as accelerator of accelerated particles
我们考虑两个粒子在非极值静态黑洞视界附近的碰撞。至少有一个是加速的。我们证明了尽管黑洞既不旋转也不带电，但质心的能量$E_{c.m.}$可以变得无界。特别是，这种情况甚至发生在史瓦西黑洞。使其成为可能的关键因素是正加速度（斥力）的存在。然后，如果其中一个粒子被适当地微调，效果就会发生。这种加速度在粒子的情况下可以由外力引起，在宏观物体（“火箭”）的情况下可以由某种发动机引起。如果力是吸引力，则$E_{c.m.}$是有界的，但相反，彭罗斯效应的类似物是可能的。
2020-01-30 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Space and Space-Time geodesics in Schwarzschild geometry
广义相对论的史瓦西几何中的测地轨道方程在非相对论极限下简化为牛顿力学和物质粒子引力的普通圆锥截面。相反，史瓦西度规的空间子流形的测地轨道方程在任何给定的坐标时间对应于非物理的引力排斥在非相对论极限。这在一个基本的层次上证明了相对论时间的中心地位和关键作用，以及它与空间的密切的伪黎曼联系。相应地，一种普遍流行的描述，认为行星的测地线轨道是由太阳产生的空间曲率产生的，被表示为一个橡胶片，由于这个大质量物体的重量而浸入中间，即使在非相对论的极限下，也是错误的，误导了相对论的本质。
2018-04-01 gr-qc
Slowly decaying resonances of massive scalar fields around Schwarzschild-de Sitter black holes
本文研究了Schwarzschild-de Sitter黑洞背景中的大质量标量场在特殊极限情况下的准正规模。我们确定的质量参数的下限的标量场，允许波与准正规频率传播到无穷远，表明它只依赖于时空参数。然后讨论了在大多极数极限下的准正规模，其频率与不稳定圆光子测地线直接相关。在大标量质量近似下，我们发现了一种新的有趣的慢衰减共振现象，这种现象与大质量标量场的有效势的最大值密切相关，标量场位于Schwarzschild-de Sitter时空的静态半径处，宇宙排斥力正好被黑洞吸引力所平衡.
2017-07-24 gr-qc
Current-carrying string loops in black-hole spacetimes with a repulsive cosmological constant
研究了以宇宙学参数λ=1/3ΛM^2为特征的Schwarzschild-de Sitter时空中的载流弦圈动力学。我们把注意力集中到弦环的轴对称运动上，结果表明，弦环的轴对称运动受外部张力势垒和内部角动量势垒的影响，而这两个势垒又受黑洞引力场（质量M）和宇宙斥力（宇宙学常数Λ）的影响。引力可以使低能量的弦被黑洞捕获或困在其附近;如果能量足够高，弦可以逃逸（散射）到无穷远。宇宙排斥的作用变得重要的所谓的静态半径附近的引力吸引力是平衡的宇宙排斥它被证明无论是在弦运动的有效潜力和盆边界方法反映其混沌特性，存在一个潜在的障碍，沿着静态半径后面没有捕获的振荡可能存在。由引力质量M和宇宙排斥力的相互作用决定的弦环的俘获态，只在宇宙学参数λ<λ_trap 0.00497的史瓦西-德西特时空中才允许。捕获的振荡可以延伸到接近光子圆轨道的半径，低至r_mt3.3 M。
2011-03-21 astro-ph.CO gr-qc
Acceleration of particles in Schwarzschild and Kerr geometries
时空的朗道-利夫希茨分解（Landau-Lifshitz decomposition）或（1+3）-分裂（split）决定了静态观测者所测量的三维速度和加速度。我们使用这些量来分析史瓦西和克尔时空中的测地线粒子。我们表明，在这两种情况下，没有空间的一个积极的加速度（排斥）。我们还计算了逃逸速度和终端速度。静态黑洞的逃逸速度与牛顿的结果一致。对于克尔时空，逃逸速度取决于极角，表明粒子在接近极轴的方向逃逸需要较少的能量。史瓦西视界和克尔能层的终端速度等于光速。对于一个在克尔时空的赤道面上作测地线运动的大质量粒子附近的定域静止观测者，速度分析表明这样的粒子永远不会到达能层。在史瓦西时空的情况下，我们发现测地线轨道垂直地到达视界。
2019-03-05 gr-qc hep-th
Point massive particle in General Relativity
众所周知，在广义相对论中，史瓦西解描述的是质量分布为球对称的紧致外引力场。特别地，它描述了点粒子外的引力场。然而，对于对应于点粒子的$δ$型源，爱因斯坦方程的精确解是什么还不知道。本文证明了各向同性坐标系中的Schwarzschild解是具有$δ$型能量动量张量的爱因斯坦方程的渐近平坦静态球对称解，它对应于一个点粒子.爱因斯坦方程的解在与检验函数积分后被理解为广义解。度量分量是局部可积函数，非线性爱因斯坦方程是数学定义的。各向同性坐标系中的史瓦西解与史瓦西坐标系中的史瓦西解局部等距，但在全局上有本质区别。忽略点粒子的世界线是拓扑平凡的。大距离上的引力吸引被粒子附近的排斥所取代。
2013-09-03 gr-qc
Electromagnetic self-force on a static charge in Schwarzschild-de Sitter spacetimes
我们计算了作用在史瓦西-德西特时空中静止电荷上的自作用力，允许宇宙学常数为正或为负。在正宇宙学常数的情况下，我们证明了自作用力总是正的，表示来自黑洞的排斥力，并且随着离黑洞的距离的增加而单调减小。在宇宙学常数为负的情况下，结果的谱更丰富。在这里，自作用力并不总是正的--当黑洞和宇宙学尺度相当并且电荷接近黑洞时，它是负的--并且不总是单调递减的--当宇宙学尺度与黑洞尺度相比足够小时，它实际上是单调递增的。当电荷移动到大的宇宙学距离时，自作用力也接近一个恒定的渐近值;这个特征可以用电荷和无穷远的共形边界之间的相互作用来解释，它充当接地导体。
2013-07-31 gr-qc
Dynamics of particles and epicyclic motions around Schwarzschild-de-Sitter black hole in perfect fluid dark matter
本文研究了被理想流体暗物质包围的Schwarzschild-de Sitter（dS）黑洞中测试粒子的圆轨道。我们确定的区域内的圆形轨道的最内层和最外层的稳定的圆形轨道。我们发现，完美流体暗物质的影响缩小了圆形轨道可以存在的区域，因为最里面和最外面的稳定圆形轨道的值都减小了。我们发现，对于特定的暗物质参数的下限和上限值，存在双重匹配值的内部和最外层的稳定圆轨道。事实证明，由于暗物质的贡献，引力吸引力超过了宇宙排斥力。这在被暗物质场包围的Schwarzschild-dS黑洞中产生了与Schwarzschild-dS度规相反的显著结果。最后，我们研究了周转运动及其频率，并将其应用于各种模型的双峰准周期振荡（QPO）。我们找到了与观测到的微类星体双峰QPO天体GRS 1915+109最符合的黑洞参数值。
2021-07-28 gr-qc
Acceleration of string loops in the Schwarzschild-de Sitter geometry
本文研究了在Schwarzschild-de Sitter黑洞场中，由外部张力势垒和内部角动量势垒控制的载流弦环的加速度。我们把注意力限制在能量足够高的弦环的轴对称运动上，当弦环可以克服引力并逃逸到无穷远时。我们证明了弦环可以在黑洞视界附近散射，弦振动的能量可以有效地转化为它们的线性运动的能量。这种嬗变效应可能代表活动星系核和微类星体中喷流的加速。我们给出的条件限制的能量可转换成射流运动。令人惊讶的是，我们能够表明，弦循环从休息可以加速到速度v \simc，即使在史瓦西黑洞，如果他们的角动量参数足够低。这样的环可以解释在一些类星体和活动星系核中观察到的高度相对论性喷流。宇宙排斥力在所谓的静态半径之后变得很重要，它将弦圈的线性运动加速到速度v=c，这个速度在史瓦西-德西特时空的宇宙视界处达到，与弦的角动量参数无关。
2012-06-25 gr-qc
Ruppeiner thermodynamic geometry for the Schwarzschild-AdS black hole
由于AdS时空中球对称黑洞的熵和热力学体积的非独立性，在对这类黑洞应用Ruppeiner热力学几何理论时，经常会遇到热力学几何线元奇异性的问题.在本文中，我们提出了一个基本的和自然的方案来处理球对称AdS黑洞的热力学几何。指出Ruppeiner热力学几何的基本热力学特征函数是焓，而不是内能。基于这一事实，我们给出了SchwarzschildAdS（SAdS）黑洞在不同相空间中热力学几何线元的具体形式，结果表明在不同相空间中得到的热力学曲率是等价的.结果表明，对于SAdS黑洞，热力学曲率为负，说明吸引作用在黑洞分子间占主导地位.同时给出了Schwarzschild黑洞的热力学曲率的近似表达式，表明黑洞在低温区主要由排斥作用控制，在高温区主要由吸引作用控制。
2020-01-07 gr-qc hep-th
Anti-Gravity from Vacancies in Fractal Space-Time: The Case of a Menger Sponge
Institute for Theoretical Physics, TU Wien（维也纳工业大学理论物理研究所）
本文以门格海绵为典型空位主导分形模型，探究分形时空空位产生等效反引力的机制，推导空位主导下的类负质量施瓦西度规并分析其相关物理性质与意义。
2025-11-14 gr-qc
Strong Cosmic Censorship and Eigenvalue Repulsions for rotating de Sitter black holes in higher-dimensions
已经确定的是，克里斯托杜卢的强宇宙审查（SCC）公式被Reissner-Nordström-de Sitter黑洞所违背，但在四维Kerr-de Sitter黑洞中成立。我们表明，SCC也尊重等角动量（cohomogeneity-1）迈尔斯-佩里-德西特（MP-dS）在奇数$d \ge 5$时空维。这表明，SCC在旋转背景中的保存可能是爱因斯坦引力的普遍性质，而不仅限于d = 4的Kerr-dS背景。根据讨论德西特时空中SCC的要求，我们还研究了MP-dS的标量场准正规模（QNM）谱的重要方面。特别是，我们发现的特征值斥力类似于最近观察到的QNM谱的渐近平坦的克尔-纽曼黑洞。对于轴对称模式（即，具有方位角量子数m = 0），存在三种不同的QNM族（de Sitter、光子球和近视界）。然而，通常情况下，对于非轴对称（$m \ne 0$）QNM，我们发现整个光谱可以描述的两个家庭的QNM（因为几个泛音部分的光子球和近地平线家庭合并）。为了完整起见，我们还研究了高维Schwarzschild-de Sitter黑洞的全标量场QNM谱。
2022-03-25 gr-qc hep-th
Gravitational Repulsion within a Black-Hole using the Stueckelberg Quantum Formalism
我们希望在广义相对论的框架内研究施图克尔伯格的相对论量子理论的应用。本文研究了史瓦西引力场存在时大质量物体的波动方程的形式。我们处理的数学行为的波函数也周围和超越视界（r=2M）。经典地说，在视界内，度规的时间分量变成类空的，离原点奇点的距离变成类时的，这表明视界内的所有物质不可避免地传播到r=0时的完全坍缩。然而，波函数的量子描述提供了对视界内物质行为的不同理解。我们发现，一个测试粒子几乎永远不会被发现在原点，更有可能被发现在视界。视界外的物质具有非常小的波长，因此只能在非常小的原子尺度上发现干涉效应。然而，在视界内，物质完全变成“速子”，并可能“散布”到所有空间。原子尺度上的小位置不确定性在视界附近变得很大，因此波函数的不同质量分量可以在恒星尺度上干涉。这种干涉现象，即发现物质的概率随着距离视界的距离而降低，表现为有效的引力排斥。
2010-12-03 gr-qc math-ph math.MP
Fields tell matter how to move
从引力坍缩的奥本海默-斯奈德解出发，我们将它置于调和坐标中，在调和坐标中，遥远的黎曼度规是伽利略的，表明任何质量的坍缩恒星的最终坍缩状态，包括我们认为占据银河系中心的恒星，都有一个大致等于它的史瓦西半径的有限半径。通过应用引力能量张量的表达式，我们能够解释恒星物质在靠近表面的薄壳层中的浓度，这解释了为什么这样的恒星不会进一步坍缩成黑洞。恒星内部的特征是原始恒星物质的密度较低，但是，这个区域远非空无一物，而是被非常高密度的引力能占据;这个密度是负的，因此产生的排斥力是恒星物质表面浓度的原因。
2011-03-31 gr-qc
Binary Ellis-Bronnikov wormholes in 3+1 numerical relativity: mergers, fly-bys and gravitational waves
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；Higher School of Economics（高等经济大学）
本文首次通过三维数值相对论演化研究二元Ellis-Bronnikov虫洞，发现仅异号喉道对并合，飞掠对无视界，每次相遇辐射引力波与标量偶极矩，且该虫洞双星无旋进。
2026-10-27 astro-ph.HE gr-qc
Electromagnetic mass-models in general relativity reexamined
在广义相对论的范围内建立一个扩展带电粒子模型的问题有着悠久而杰出的历史。这些模型的显著特点是，在某种程度上，它们需要负质量的存在，以保持稳定，对抗库仑排斥。通常，粒子包含一个由正质量外层包围的$negative$质量核心，外层来自Reissner-Nordström场。在这项工作中，我们展示了如何爱因斯坦-麦克斯韦场方程可以用来构建一个扩展的模型，质量是积极的无处不在。这就要求粒子内部的主压力是不相等的。该模型是通过将“有效”物质密度而不是静止物质密度设置为零来获得的。粒子的史瓦西质量来自于电场和引力场（外尔张量）的能量。该模型满足Hawking和Ellis的能量条件。一个特定的解决方案，说明了结果。
2003-10-28 gr-qc
Accretion of a Plasma Vlasov Gas onto a Reissner-Nordström Black Hole
School of Physics and Technology, University of Jinan（济南大学物理科学与技术学院）
针对Reissner-Nordström时空中的双组分等离子体Vlasov气体，发展了稳态球对称吸积框架，精确划分相空间吸收与散射区域，导出临界角动量和碰撞参数解析式，并给出粒子流密度等积分表示，首次完整解析处理带电Vlasov气体球对称吸积。
2026-09-22 gr-qc
Thermodynamic curvature of AdS black holes with dark energy
本文通过热力学几何分析，研究了暗能量对AdS中黑洞的扩展热力学结构和相互作用微结构的影响。考虑在带电旋转黑洞中得到的新状态方程的各种极限情况，以焓$H$为扩展相空间中的关键势，我们研究了Ruppeiner曲率标量$R$在熵-压$(S,P)$平面（或等价地在温度-体积（$T,V$）平面）中的行为. $R$的分析经验表明，$α$参数化的暗能量，显着改变中性，带电和缓慢旋转的黑洞微结构的主导相互作用。在Schwarzschild-AdS案中：小于一定尺寸的黑洞继续具有吸引相互作用，而较大的黑洞完全由由于暗能量而产生的排斥相互作用支配。对于带电或旋转的具有精粹的AdS黑洞，$R$可以根据$α$与电荷$q$或角动量$J$之间的关系在多个点改变符号。特别地，在$α$的阈值以上，$R$从来都不是负的，这表明由于quintessence的排斥相互作用是长程的，而不是先前已知的带电AdS黑洞中的短程排斥。提出了一种平均场相互作用势，其极值有效地捕获了曲率$R$改变符号的点。
2021-02-04 gr-qc hep-th
Gravitational lensing shear by an exotic lens object with negative convergence or negative mass
负会聚引力透镜模型受修正引力理论的启发，奇异物质和能量最近被讨论为静态和球对称的修正时空度规依赖于距离与正$n$的幂的倒数（史瓦西度规n=1，埃利斯虫洞n=2）在弱场近似下[Kitamura，Nakajima和Asada，PRD 87，027501（2013）]，并且已经表明，对于与外来物质（和能量）相关的$n>1$透镜模型，图像的缩小可以发生，尽管它们引起对光线的引力。本文用缩小透镜模型和其它模型，如负质量致密物体对光线产生引力排斥作用，如凹透镜，来考虑引力透镜剪切。结果表明，引力透镜模型的图像是切向拉长，而排斥的径向扭曲。透镜图像形状的这一特征可用于利用引力透镜勘测来搜索（或约束）局部奇异物质或能量。也有人认为，像宇宙空洞这样的欠密区域可能会产生背景星系的径向拉长图像，而不是切向的图像。
2013-07-18 astro-ph.CO gr-qc
Thermodynamics of black and white holes in ensemble of Planckons
本文提出由 Planckon 构成的黑洞玩具模型，以整数值熵匹配 δ=2 的 Tsallis-Cirto 统计，并推广至 RN 黑洞及负熵白洞。
2025-07-24 gr-qc hep-ph
Challenging the generalized second law
黑洞热力学广义第二定律（GSL）指出，黑洞熵的变化与黑洞外物质和场的常熵的变化之和必须是非负的。在经典极限下，GSL归结为霍金面积定理。这两项法律都没有确定使其在特定情况下发挥作用的具体效果。戴维斯最近的gedanken实验的动机，他用来推断一个约束的大小的精细结构常数从GSL，我们研究了一系列的变种，其中一个电试探电荷降低到一个有限的半径，然后下降到史瓦西，一个近极端的磁Reissner-Nordstrom或一个近极端的克尔黑洞。对于一个经典的收费，我们证明了一个特定的“反作用”的效果是负责保护面积定理在近极值的例子。对于带磁荷的Reissner-Nordstrom黑洞，面积定理的违反被化解，因为考虑到电荷排斥的一个微妙来源：在将电荷带到其下降点的过程中，黑洞的旋转。在克尔洞的情况下，电荷上的电自作用力足以纠正问题。然而，在涉及元电荷的所有实验中，如果精细结构常数大于约1阶，则显然会违反完整的GSL。我们认为，在这种情况下，一个量子效应，Unruh-Wald量子浮力，可能会保护GSL。
2013-05-26 astro-ph gr-qc hep-th
Gravitational Interactions of Finite Thickness Global Topological Defects with Black Holes
众所周知，整体拓扑缺陷会导致测试粒子的排斥引力势。在有限厚度的全局拓扑缺陷上，具有宇宙学常数（Schwarzschild-de Sitter（S-dS）度规）的黑洞诱导的引力势是什么？'.这是本分析所要处理的主要问题。我们还讨论了当标量场嵌入非平凡引力背景时Derrick定理的有效性。在上述问题的背景下，我们考虑了三种整体缺陷配置：一个有限厚度的球形畴壁与中心的S-dS黑洞，一个整体弦环与中心的S-dS黑洞和一个整体弦环附近的S-dS黑洞。使用的分析模型和数值模拟的不断发展的球壁，我们表明，球壁经历了排斥引力势由于中央黑洞的质量。这种可能性被宇宙学常数的存在进一步放大。对于初始域壁半径大于一个临界值，排斥势占主导地位的壁张力和壁膨胀向宇宙视界的S-dS度规，它开发鬼不稳定性。对于较小的初始半径，张力占主导地位，并且壁向黑洞视界收缩，在那里它也发展出鬼不稳定性。我们还表明，使用相同的分析模型和充满活力的参数，一个全球性的引力吸引的黑洞，而一个宇宙学常数诱导排斥引力势的情况下，测试粒子。最后，我们表明，一个全球性的弦循环有限厚度的经验，由于引力排斥的宇宙学常数，它占主导地位的张力大于一个临界半径的半径导致扩大，而不是收缩循环。
2018-04-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Free fall and self-force: an historical perspective
自由降落在物理学史上留下了最伟大的印记，比萨斜塔，剑桥苹果树和爱因斯坦电梯。由超大质量黑洞捕获恒星所提供的前景是值得珍惜的，因为对坠落恒星运动的研究将在理解强场体系中的引力方面向前迈出一大步。在对古代自由降落的概念和牛顿物理学中引力质量的行为进行说明之后，本章讨论了上个世纪关于史瓦西黑洞排斥力的争论，并提到了视界处粒子下落速度的问题。此外，黑洞扰动和数值方法，铺平了道路，引入的自作用力和其他反作用相关的方法。扰动对下落粒子运动的影响通过尾部、扰动的后向散射部分或通过辐射格林函数来计算。在前一种方法中，自作用力作用在背景测地线上;在后一种方法中，测地线被认为是在总场（背景加扰动）中。正则化技术（模和和Riemann-Hurwitz $z$函数）的干预，以消除来自粒子的无穷小尺寸的发散。一个帐户上的最先进的，包括在这个最经典的问题，连同一个角度，包括未来的空间引力波干涉测量和迎面粒子物理实验中获得的最后结果。由于自由降落显然是非绝热的，因此需要最复杂的技术来研究运动的演变。在这种情况下，自洽的方法，通过该方法的背景测地线是不断校正的内力贡献，检查的潜力。
2010-05-04 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Supermassive Black Holes from self-gravitating Bose-Einstein Condensates comprised of Ultra-light Bosonic Dark Matter
观测到的活动星系核的红移$\gtrsim 6$表明，超大质量黑洞（SMBHs）已经形成的早期。物质的吸积到第三族恒星的残余导致SMBHs是一个非常缓慢的过程，因此，这样的模型遇到困难，解释类星体在$ z \gtrsim 6$检测。在本文中，我们调用的暗玻色晕物质，最初存在于自引力玻色爱因斯坦凝聚（BEC）相的崩溃，导致SMBH的形成。利用Gross-Pitaevskii方程，采用高斯试探波函数，我们确定其参数的时间依赖性，从而跟踪波函数的时间演化。如果由质量为$m$的全同暗玻色子组成的凝聚体，当凝聚体的有效尺寸收缩到相应的史瓦西半径以下时，立即坍缩形成质量为$M_{eff}$的黑洞，则可以导出一个简单的不等式$ m \ M_{eff} \gtrsim 0.64 \ m^2_{Pl} $，它是由引力自引力和量子排斥之间的竞争引起的.超轻（$m \sim 10^{-23} \ \mbox{eV}$）暗玻色子的存在不仅可以导致质量$\sim 10^{12} \ M_\odot$在$ z > 6$的SMBH，而且这种粒子可以伪装成暗物质以及暗能量。在ELAIS-N1 GMRT深场中发现了对齐的无线电喷流，这使我们能够进行简单的估计，以证明旋转BEC的涡旋坍缩形成黑洞，可以产生具有对齐自旋的SMBH，其尺度超过集群大小长度尺度，每个SMBH具有角动量$J \lesssim 3.6 \ n_W…
2016-11-16 gr-qc
