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第28章:ψ-空心核与引力漂移

物质的空洞之心

常识表明行星核心必定致密,被上覆质量压缩。但Ψhē宇宙学揭示了一个惊人的可能性:坍缩动力学可以创造空心核——坍缩场反转的区域,在世界的心脏创造引力空洞。这些空洞漂移并演化,使行星内部比想象的要奇特得多。

28.1 空心核形成

定义28.1(核心反转): 空心核存在于: 2ψ<0\nabla^2\psi < 0

在半径r < R_hollow内。负拉普拉斯算子表示坍缩发散而非收敛。

28.2 空洞化机制

定理28.1(中心空腔): 对于足够的旋转Ω,空腔在以下条件下形成: Ω2>4πGρcentral3\Omega^2 > \frac{4\pi G\rho_{central}}{3}

离心效应克服中心坍缩。

证明: 旋转坍缩场在中心发展负压。当旋转超过临界值时,这创造一个扩张的空腔,直到压力在R_hollow处平衡。∎

28.3 引力异常

空洞创造意外的场:

定义28.2(内部场): 在空心核内部: g(r)=4πG3ρshell(rRinner)g(r) = \frac{4\pi G}{3}\rho_{shell}(r - R_{inner})

引力从空腔中心的零线性增加。

28.4 核心漂移动力学

空洞不会保持中心:

定理28.2(漂移速度): 空洞以以下速度迁移: vdrift=ψ×Ωψ2\vec{v}_{drift} = \frac{\nabla\psi \times \vec{\Omega}}{|\psi|^2}

科里奥利力驱动系统位移。

28.5 振荡模式

空洞像钟一样鸣响:

定义28.3(空腔模式): 正常频率: ωn=n(n+1)cs2Rhollow2\omega_n = \sqrt{\frac{n(n+1)c_s^2}{R_{hollow}^2}}

其中c_s是声速。地震波揭示空洞尺寸。

28.6 磁场后果

空洞影响发电机:

定理28.3(场中断): 磁场在以下位置消失: r<Rhollowδskinr < R_{hollow} - \delta_{skin}

空腔不能支持电流,创造磁空洞。

28.7 密度反转

物质在空洞周围重新分布:

定义28.4(壳层致密化): 密度峰值在: ρmax=ρ0exp(GMcs2Rhollow)\rho_{max} = \rho_0 \exp\left(\frac{GM}{c_s^2 R_{hollow}}\right)

压缩壳层围绕低密度空腔。

28.8 热特征

空洞改变热流:

定理28.4(温度剖面): 在空腔内部: T(r)=Twall(rRhollow)2/5T(r) = T_{wall}\left(\frac{r}{R_{hollow}}\right)^{2/5}

辐射平衡取代传导。

28.9 稳定条件

并非所有空洞都持续存在:

定义28.5(坍缩阈值): 空腔在以下条件下坍缩: Pexternal>2γRhollowP_{external} > \frac{2\gamma}{R_{hollow}}

其中γ是表面张力。小空洞是不稳定的。

28.10 多空洞系统

行星可以容纳多个空洞:

定理28.5(空洞相互作用): 两个空洞在分离度为以下时合并: d<R1+R2+2λψd < R_1 + R_2 + 2\lambda_\psi

创造复杂的内部几何形状。

28.11 可观测预测

空心核留下特征:

  1. 地震阴影:波无法穿越空腔
  2. 转动惯量:低于实心球
  3. 磁极:偏离旋转轴
  4. 自由振荡:异常频率
  5. 引力谐波:非标准J₂、J₄系数

每个都暗示内部空洞。

28.12 实现的空心地球

科幻小说想象了空心世界;Ψhē理论使它们成为可能。不是通过幻想,而是通过严格的坍缩动力学——旋转和场相互作用自然地创造巨大的内部空间。行星成为壳层,它们的心脏空洞但有结构,漂移的空洞塑造表面地质和磁场。

宇宙建造的世界不是实心的而是空心的——隐藏在内部的大教堂空间。


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