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“暗能量”-大爆炸宇宙学中的“燃素”(九)-四十年前正确预测宇宙膨胀加速,宇宙并非从“奇点”中大爆炸产生

已有 1026 次阅读 2022-5-19 14:17 |个人分类:宇宙学|系统分类:科研笔记

 

“暗能量”-大爆炸宇宙学中的“燃素”(九)

四十年前正确预测宇宙膨胀加速,宇宙并非从“奇点”中大爆炸产生

宇宙学是观测科学,随天文观测设备强大发展起来,宇宙学又是科学中最离不开哲理的学科。

从物理上,宇宙学可分成粒子物理和天体运动的动力学两部分。关于星系在太空中运动的认识,要靠对星系运动的运动学现象规律的足够了解:星系的位置、速度和加速度。其中,能够反映作用力的加速度尤为重要。

1920-1990年代,测得星系的位置和速度,但还测不了加速度。当时,尽管对加速度还不了解,但无论是爱因斯坦、弗里德曼、哈勃还是伽莫夫,都毫不怀疑地认为膨胀必定是减速的(在宇宙学教材中,有减速因子q0)。

一位在大学四年级时学了《自然辩证法》,又自学了工科之外物理的工科大学生,却认定:宇宙膨胀必定是加速的,比珀尔马特等观测发现宇宙膨胀加速,早了20年。

 

观测发现膨胀加速是宇宙学发展中的重大事件,因为它将“位置、速度、加速度”三者测齐了。

因为西方宇宙学一直认为宇宙膨胀是减速的。宇宙加速膨胀是一个惊人的重大发现。正如国家天文台陈学雷研究员,在他科学网博客中所说:“宇宙的加速膨胀是一个惊人的重大发现,因此其发现者获得诺贝尔奖也是意料之中的。但是,暗能量的本质仍是一个还未解决的问题。对这一问题的研究,也很可能是未来基础物理学发展的突破口。”  (陈学雷,科学网博客,超新星与暗能量的发现--今年诺贝尔物理奖工作的介绍https://blog.sciencenet.cn/blog-3061-493335.html

宇宙学关于“原初核合成”之后的演化,是在“爱因斯坦引力场方程”基础上对星系物质运动的探索。按宇宙学家估计,可观测宇宙的总质量约1×1056g(何香涛,观测宇宙学,北京师范大学出版社,2007,293页)。之后,哈勃通过观测发现星系退行,宇宙膨胀。质量如此巨大的物质系统,膨胀必定是减速的。从时间回溯这团“粒子气团”必定是从尺度无限小的“奇点”中“爆炸”产生。(看似有理,宇宙学必须引入“奇点”是第一个缺乏充分根据的设想)

宇宙膨胀是加速而非减速的观测事实,说明从1910年代开始,逐步完善起来的对宇宙的认识仍存在重大缺陷。为解释膨胀的加速,设想“爱因斯坦引力场方程”中必须加入缺乏实在性的,被称为“暗能量”或宇宙项的斥力项(这是第二个缺乏充分根据的设想)

“暗能量的本质仍是一个还未解决的问题”。已经提出了不下百种“暗能量”方案,方案还在不断增加。

物理上,一个只有引力没有与之等当斥力的引力理论,被用于宇观尺度,就会出现“引力矛盾”和“奇点”。这是牛顿时代就知道的。爱因斯坦用弯曲时空描述引力理论,仍避免不了出现“奇点”。

物理学不接受“奇点”。关于宇宙从“奇点”中爆炸产生的说法,已盛传了七十年。这是宇宙学中出现的最大错误,至今未改正,导致“年龄矛盾”等一系列谬误。

物理学的基石是对称性。有物质,必定有反物质。宇宙学家在宇宙中寻找反物质,确定10Mpc范围内没有反物质星体,就得出宇宙中只有正物质的结论。还设想了原初物质中,正物质比反物质多亿分之一,湮灭后只剩下正物质,来解释宇宙中为何没有反物质。将湮灭的大部分的去向致之不理,这一小部分物质还能称宇宙吗?(这是第三个缺乏充分根据的设想)

作者是业外人,1962年上大学四年级时写了“红移、热寂和等级宇宙”习作,得到著名天体物理学家戴文赛先生鼓励后对宇宙学更加关注。1975年调到地震系统后,转入地震预测探索,专注于地震前兆观测仪器“应变地震仪”研制和地壳运动成因即“海陆起源”问题思考。但心中已确信,只要宇宙中正反物质地位对称、数量相等,且它们“同性相吸,异性相斥”,那么观测到的宇宙膨胀现象就是该物质系统本身属性所致。是正反物质既有吸引又有排斥的相互作用,使宇宙整体发生加速膨胀。空间整体还是均匀、平坦的。

为放下宇宙学全力投入地震预测探索,1978年在地方科委刊物上发表“宇宙学的一个新假说”作为此项工作的小结。该文明确提出,宇宙(用‘总星系’称呼更合适,当视线超出‘总星系’范围,还可能有新的发现)膨胀是加速的,而非当时宇宙学家们一致认为的膨胀减速。膨胀加速所需的能量是正反物质间相互排斥作用的势能,是物质本身具有的,无需设想另外的能源。对排斥作用势能计算表明,足够提供星系退行巨大动能所需。――所谓的“暗能量”和三百年前化学领域盛行的“燃素”一样是多余之物。扔掉挡住视线的多余之物,认识才能前进。

宇宙学为解释超视界均匀性,设想了暴涨机制:“在10-35~10-32s期间,宇宙尺度增大了1043倍…从而实现了均匀化和各向同性的要求”。已经将物理学中“能量守恒”等基本原理弃之不顾了。对此,连宇宙学家都发出感叹:“从目前已知的物理规律来看,这已经到了‘不可思议’的地步”(何香涛,观测宇宙学,北京师范大学出版社,2007,74-77.)

前文已经说明,引力控制下的宇宙膨胀必然是减速的。减速膨胀宇宙的尺度因子演化曲线沿时间回溯必然与时间轴相交,由此产生宇宙从“奇点”中爆炸产生的错误认识。若膨胀是加速的(已被观测证实),演化曲线沿时间回溯,速度降到零后演化曲线和时间轴平行,不会与时间轴相交。原初Gamow“粒子气体团”的尺度可能相当大,并非从“奇点”中产生。

博文中(3)式给出正、反“分子”相间分布时,一个“分子”与其它全部“分子”的物质相互作用势能

                                                     (3)

将(3)式同质能公式     比较

当分子间距128Mpc,=4×1050g;3.6×1071尔格;4.6×1067尔格(宇宙物质平均密度  6×10-30gcm-3,相当于每立方米有4个质子质量 ;Mpc=3.086×1024cm,G=6.672×10-8cm3g-1s-2,)

当“分子”质量不变,回溯“分子”间距离d为1.6×104秒差距时,“分子”间相互作用势能就同质能E相同了。此时的物质密度为1.6×1012/m3个质子质量。仍比地球上空气质量密度小1014倍;宇宙体积在此体积基础上则扩大了1011倍。(这是假定“分子”质量在膨胀过程中不变,得出的结果。考虑到“分子”在膨胀过程中随着同类物质吸积质量在增长,d值会更小。)

早期宇宙可以是一团尺度达若干光年的“粒子气团”开始。无须从尺度无限小、密度无限大的“奇点”中爆炸产生。

宇宙总质量M 1×1056g,现在的“分子”(正、反超星系团)数量约2.5×105个。

 

在宇宙学探索中,我国学者已经开始怀疑爱因斯坦广义相对论的适用性:“我们把所有暗物质、暗能量探索,都押在爱因斯坦场方程可以在宇宙中无穷推广这样一个假设的基础上,到底安全不安全?”武向平.天文学中的暗物质和暗能量问题之由来和困惑,物理,2015,44(6):411-417)

对于正反物质统一,物质间同性相吸、异性相斥的宇宙整体,广义相对论已不适用。其适用区域,限于由同一物质组成的“超星系团”内部。

空间总体又是均匀和平坦的,宇宙中星系退行和膨胀加速运动,用经典力学就能进行分析。“再也不用学习复杂深奥的黎曼几何了——宇宙几何又变得如此的简单,简单得让我们雀跃”。

 

综上所述,我们得到如下与以往宇宙学家和传媒宣传不同的认识:

  1.   宇宙从“奇点”中“大爆炸”产生说法的根据是宇宙在膨胀,沿时间回溯宇宙就是尺度无限小的“奇点”。此结论只适用于膨胀是减速的情况,当时业界认为引力作用下的宇宙,膨胀就是减速的。

    1978年作者就指出膨胀不是减速而是加速的,沿时间回溯演化曲线不会与时间轴交。1998年观测证实膨胀是加速而非减速。Gamow的“粒子气团”可以有一定的尺度。宇宙不必从“奇点”中“大爆炸”开始演化。

    宇宙学可以摆脱 “奇点” 和“大爆炸”了!但Gamow这团“粒子气团”是从哪里来的,仍然是个谜。

     

        2   宇宙中并非只有正物质星体、还有等量反物质星体;反物质宇宙,就是 “反物质超星系团”。处于某个“正物质超星系团”中的我们,离相邻的“反物质超星系团”也有上百Mpc。正、反物质超星系团的数量有~2.5×105个。

     

        3  加速的膨胀运动由交叉分布的正、反物质团间的排斥力推动,斥力就来自正、反物质团之间的排斥势能。不需要“暗能量”。

     

        4  宇宙学曾认为的物质成分中“暗能量”占比73%、“暗物质”占比23%、普通物质占比4%的配比,将改为“暗物质”占比85%、普通物质占比15%。

    “暗能量”是宇宙学中的“燃素”!并不存在。

     

        5) “超视界均匀性和空间的平坦性”,是因宇宙中有吸引也有与之相当的排斥,正、反物质间相互斥力产生的“负压强”和G值在全宇宙的一致性造成。无须引入“不知用什么来证实确实发生过”的“暴涨”。

     

        6)  宇宙年龄138.2亿年是远远不够的。Gamow粒子气演化产生正、反原子后,正反物质在“同性相吸,异性相斥”作用下分离,需要很长时间。况且,在银河系中已发现年龄超过138亿年的恒星。--宇宙年龄最大可能是无限的。

     

    膨胀“宇宙”(更合适的称呼是我们所在的总星系)的归宿可能是与相邻的膨胀中的别的总星系发生碰撞。巨大的相对速度冲破正反物质团间的斥力屏障,衰老“热寂”的物质相互碰撞湮灭,总星系在“凤凰涅磐”中浴火重生,物质再次进入年轻状态。

     

    宇宙学存在的“年龄矛盾”、“斥力来自何方?”、“反物质在哪里?”、“超视界均匀性”四大疑难,《正反物质统一,同性相吸、异性相斥C模型》给出了最简解决方案。此方案的文字记录出现在1978年鹤壁市科委出版的《鹤壁科技》上。

    文中将宇宙物质假定为粉末状准连续介质,因正反物质间斥力,泊松方程中出现“宇宙驱力”项。解流体力学方程组,近似解得哈勃常数H

    H=  ≈ 73 km s-1 Mpc-1。与观测值量级上符合。HH池顺良. 宇宙学的一个新假说,鹤壁科技,1978年,4期,9-15 http://blog.sciencenet.cn/blog-51667-351380.html

     

    哈勃常数H,在大爆炸宇宙学中是个观测量;在C模型中是观测量,也可由计算近似表达。

     

    冷反氢原子在地球重力场中若是下落,本博文中提出的“正反物质统一的C宇宙模型”就被证伪。若上升,“我们目前对爱因斯坦广义相对论所概述的对宇宙的理解将被彻底颠覆”,

    我们等待欧洲核子中心(CERN)的实验结果。

     

    ――本博文只是作者从哲理和物理概念上作的粗浅分析。有实力做进一步深入研究的单位和个人,在CERN作出结果前,写出学术研究论文发表,应该更有意义。

     

  2. “暗能量”-大爆炸宇宙学中的“燃素”.pdf



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