當前位置: 華文世界 > 科學

以太粒子就是暗物質——宇宙演化論

2024-08-28科學

暗物質

暗物質是理論上提出的可能存在於宇宙中的一種不可見的物質,它可能是宇宙物質的主要組成部份,但又不屬於構成可見天體的任何一種已知的物質。大量天文學觀測中發現的疑似違反牛頓萬有重力的現象可以在假設暗物質存在的前提下得到很好的解釋。現代天文學透過天體的運動、牛頓萬有重力的現象、重力透鏡效應、宇宙的大尺度結構的形成、微波背景輻射等觀測結果表明暗物質可能大量存在於星系、星團及宇宙中,其質素遠大於宇宙中全部可見天體的質素總和。

暗物質發現歷程

1933年,加州理工大學的瑞士天文學家茨威基在研究星系團時發現了奇怪的現象:外圍星系相對於星系團中心的運動速度似乎太快了。星系團是星系的集合體,可以包含數百個明亮的星系,這些星系由共同的重力場束縛。茨威基研究的星系團被稱作「後發座星系團」,距離銀河系3億光年。茨威基的同事史密斯用當時世界上最好的望遠鏡收集了星系團中成員星系的速度。利用重力理論,天文學家可以透過星系的運動速度推斷星系團的總質素,星系的運動速度越快,說明束縛它們的重力場越強大,也就意味著星系團的總質素越大。茨威基透過星系速度推斷出星系團質素顯得太大了,要比星系的質素多出幾百倍。茨威基很快將星系團中隱藏的物質命名為「暗物質」。由於缺乏其他的獨立觀測證據,在之後的三十年裏,暗物質的概念不時被人提起,但沒有人認真對待。

1960年後,一個證據來自一個旋渦星系。由於長縫光譜儀的發展使得天文學家可以一次拍攝河外星系不同區域的恒星軌域運動速度,也就是所謂的「星系旋轉曲線」。與星系團中的星系運動同理,星系中恒星的軌域運動越快,意味著星系質素越大。美國卡內基研究所的魯賓(Rubin)和福特(Ford)在此後的十年間系統地調查了近鄰星系的旋轉曲線。研究結果表明所有的旋渦星系外圍的恒星似乎都轉得太快了,如果星系主要的質素只來自可見物質,那麽這些星系外圍的恒星應該早已逃逸而去。這些近鄰的旋渦星系中至少應該包含比可見物質多6倍的暗物質,才能解釋觀測的旋轉曲線。

有人認為恒星遠沒有用盡宇宙中的氫氦元素,星系中可能存在大量這樣的氣體,不少人猜測也許它們的質素足以束縛星系外圍的恒星,使得它們在星系中無法逃離出去。然而在20世紀70年代,星系團的觀測有了新的進展,人們觀測到星系團中的氣體。這些氣體的溫度非常高,這使得它們可以發出X-ray輻射。透過X-ray衛星觀測,人們就可以估計星系團中氣體的質素,這一質素驚人地達到了恒星質素的5倍。但這些新發現的氣體並不能解釋消失的質素。事實上,熱氣體的發現反而加劇了質素缺失問題,因為這些氣體溫度太高了,如果沒有強大的重力勢阱束縛,這些氣體就會在很短的時間裏從星系團中逃逸殆盡。束縛這些氣體所需要的物質素,又是這些熱氣體質素的10倍左右。

科學家利用重力透鏡計算星系的總質素,稱之為重力質素,估算星系中發光物質的質素,稱為光度質素。結論是宇宙中大多數星系的重力質素遠大於光度質素,與平均值相差9倍,這也證明了星系團中大部份物質是不可見的,但也有重力。

而且透過一些早期的測量,我們發現銀河系總質素的78%以上是由暗物質組成的。

大量觀測事實證明宇宙中存在遺失質素,這是暗物質存在的一個關鍵證據,也是最早發現暗物質的一個證據。

微中子

微中子,又譯作微中子,是輕子的一種,是組成自然界的最基本的粒子之一,常用符號希臘字母 ν 表示。

微中子個頭小、不帶電,可自由穿過地球,在自然界廣泛存在。太陽內部核反應產生大量微中子,每秒鐘透過我們眼睛的微中子數以十億計。自旋為1/2,質素非常輕(小於電子的百萬分之一),以接近光速甚至超過光速運動,與其他物質的相互作用十分微弱,號稱宇宙間的「隱身人」、「幽靈粒子」。科學界從預言它的存在到發現它,用了20多年的時間。

微中子就是以太粒子,只不過微中子是高速運動的以太粒子,而宇宙空間中低速運動和接近絕對靜止狀態的以太粒子要比高速運動的以太粒子(微中子)多得多。

微中子的發現實際上補上了宇宙空間中充滿了以太粒子的這塊拼圖。

以太粒子不帶電,幾乎不發生電磁相互作用,而以太粒子具有質素,發生重力作用,可以認為以太粒子這種「幽靈粒子」就是暗物質。顯然宇宙中以太粒子的總質素要比可見物質的總質素大得多。

暗物質的本質

有假說認為暗物質是由「惰性微中子」組成,實際上暗物質就是低速運動和接近絕對靜止狀態的以太粒子和高速運動的以太粒子(微中子)。即暗物質就是以太粒子。

電中性的以太粒子之間,以太粒子與電子、質子、中子之間發生的是以太力作用。這種力很微弱,就像電中性的原子之間發生的力作用。

以太力作用產生光波,就像電磁力作用產生聲波和水波。

因為以太粒子在星系和星系團中總的質素巨大,所以產生了很大的重力作用,提供了可見物質以外的重力作用。

宇宙由兩部份組成:以太(暗物質)和可見物質。

可見物質是由暗物質以太粒子在暗物質旋渦(以太旋渦)——類星體中演化出來的。

宇宙微波背景輻射就是接近絕對靜止狀態的以太粒子產生的;類星體、星系和星系團中充滿低速運動的以太粒子;微中子就是高速運動的以太粒子。它們構成了宇宙中的暗物質。

類星體、星系和星系團中以太粒子的密度大於其它宇宙空間中以太粒子的密度,因為以太粒子是光的傳播介質,所以類星體、星系和星系團中的光速要大於其它宇宙空間中的光速。同時,類星體、星系和星系團中光的紅移量要大於其它宇宙空間中光的紅移量。

旋渦星系中的以太粒子(暗物質)與星系在宇宙中共同運動,產生重力。

這是因為重力是動量之間的相互作用產生,而不是牛頓萬有重力理論的質素之間的相互作用產生的。

我的萬有力公式:

F=cosaLm1v1m2v2/R^2,L為萬有力常數,m1、m2為兩個物體的質素,v1、v2為兩個物體速度(這裏是絕對速度,不是愛因斯坦相對論的相對速度),cosa是兩個運動物體速度之間夾角的余弦。a小於90度時,兩個運動物體同向運動相互吸引;a等於90度時,兩個運動物體垂直運動互不影響;a大於90度時,兩個運動物體反向運動相互排斥。比牛頓的萬有重力公式(F=Gm1m2/R^2)多了兩個物體的速度,牛頓認為萬有重力是兩個物體的質素m產生的,而我認為是兩個物體的動量mv產生的。

目前太陽系在宇宙中的絕對運動速度方向是指向獅子座方向,與寶瓶座方向相反。寶瓶座和獅子座是180度的對宮位置。

如果銀河系奔向巨引源獅子座方向速度為1000Km/s,太陽系圍繞銀河系中心公轉速度220Km/s(方向為寶瓶座方向,寶瓶座和獅子座是180度的對宮位置,方向相反),那麽太陽在宇宙中的絕對運動速度是780Km/s。

a小於90度時,cosa為正數,兩個運動物體同向運動相互吸引,這就是萬有重力;a等於90度時,cosa為零,兩個運動物體垂直運動互不影響,這就是不引不斥力(即力為零);a大於90度時,cosa為負數,兩個運動物體反向運動相互排斥,這就是萬有斥力。

正是旋渦星系中與星系在宇宙中共同運動的以太粒子(暗物質)提供了比可見物質大得多的重力。

為什麽旋渦星系中的以太粒子與星系共同運動呢?這是因為旋渦星系就是以太旋渦,而可見物質就是在這個旋渦中由以太粒子演化出來的,因此,旋渦星系中的以太粒子與可見物質共同構成了旋渦星系,共同運動。

星系團中的以太粒子(暗物質)與星系團在宇宙中共同運動,正是星系團中與星系在宇宙中共同運動的以太粒子(暗物質)提供了比星系大得多的重力。

因為星系團是由星系和以太粒子(暗物質)組成的自重力束縛體系,所以,星系團中的以太粒子(暗物質)也與星系團在宇宙中共同運動。

至此,暗物質的問題解開了。

▲旋渦星系——以太旋渦

▲室女座星系團

暗物質這個問題特別復雜,它涉及到統一所有力的萬有理論,涉及到宇宙的演化。因為我統一了所有力,推翻了牛頓、麥克斯韋、愛因斯坦,所以,我才能解開暗物質這個謎團。除了我,其他人是解不開的。