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对于「暗物质」有哪些解释?

2022-11-23科学

这类问题科学家尚未取得一致看法,无此类问题科学的标准答案,就是可能的答案也没有。

就目前的观测而言,暗物质有三种存在型式:

1.旋转星系外围悬臂间的暗物质

随着人类探测技术的进步,悬臂间大量不发光可见物质逐渐被发现,如死亡行星,小型黑洞等,以及旋转星系盘面上下半球区域内存在的原子性气体等。

更为重要的是随着探测技术的进步,旋转星系内可观测恒星数量越来越多。以银河系为例,最早科学家通过测算得出只有1000亿太阳质量,随后又增长为4000亿太阳质量,盖亚卫星给出的最新测算结果是1.6亿太阳质量。

2.宇宙大爆炸初期的暗物质

这些暗物质是最近十几年才出现的,从2011年诺贝尔奖颁发个三位发现「宇宙加速膨胀」的科学家始,暗能量正式被接纳为「科学」概念。在此之前的十多年间暗能量一直都被认为是反科学的概念,遭到宇宙大爆炸理论的反对。

因为宇宙大爆炸理论需要一个减速膨胀的宇宙,才能够在膨胀的宇宙中诞生如此璀璨的星海。宇宙大爆炸理论学家为寻找大爆炸理论的坚实基础发射了哈勃太空望远镜,以期得到宇宙减速膨胀的观测结果。最终的观测结果与科学家预期相反:遥远的高红移超星系的谱线特征点显示星系加速退行。科学家一时无法解释星系这种加速退行的动力学机制,直接推断为宇宙加速膨胀。而事实上,早在1996年宇宙中心模型就已经给出超本星系之外的星系之间加速退行的预言。

人类迄今为止获得到科学理论不支持加速膨胀的宇宙与璀璨星海共存的局面,即:加速膨胀的宇宙就连分子都无法形成,更何况是如此璀璨的星海呢。于是在科学家提出了暗能量的同时,用于宇宙早期克服宇宙膨胀的暗物质就诞生了。这部分暗物质的作用就是在宇宙大爆炸初期形成的原子性气体中,避免原子之间的间距随空间加速膨胀越远越远。换句话来说,这部分暗物质不会像普通物质一样随宇宙加速膨胀,会用引力捕捉随空间加速退行的原子,令它们形成星系。

而事实上,原子之间靠自身之间的万有引力聚集,星系诞生在宇宙各级引力场的同一等势面上,而无需任何暗物质。

难道星系无法诞生在引力场中的不同等势面上?

答案是肯定的。

由于不同等势面上存在的引力势差对自由落体之间产生的加速分离作用,会使自由落体之间距离越来越大(屋檐下不同高度的雨滴之间加速退行规律与哈勃定律文字表述完全一致)。而同一等势面上的自由落体之间的引力势差为零,自身之间的万有引力作用得以发挥,物质之间得以聚集,星系随着逐渐形成。

3.引力透镜体内的暗物质

随着天文望远镜的分辨率提高,越来越多的爱因斯坦环被观测发现,引力透镜体得以证实。科学家认为引力透镜体内存在大量暗物质。

3.1引力透镜体内光学折射特性

3.1.1折射放大效应

大质量密度星系因质量对空间产生广义相对论引力效应而对称弯曲,对光线产生折射作用,对观测者与镜体中心连线延长线一侧的遥远光源发出的光线产生折射,在人类视野中形成放大的影像,形成引力透镜效应。使人类得以观测到引力透镜体背后遥远的星系。

3.1.2折射滤光作用

引力透镜体对透镜体内的可见物质产生的谱线特征点蓝移的光线有滤光作用,使位于引力透镜体外的人类无法观测到这些可见物质因多普勒效应产生的蓝移光线。

这些相对于遥远的观察者迎面加速而来的可见物质发出的谱线特征点蓝移的光线,在试图穿越引力透镜体时被折射向镜体中心方向而无法进入人类的视野;只有部分区域的可见物质发出的谱线特征点红移的光线能够被折射向观察者的视野。这部分区域仅占引力透镜体的1/6。换句话来说,引力透镜体内有大于5/6区域内的可见物质无法被人类所观测。

这意味着,人类只能观测到自身所在星系形成的引力透镜体内的天体因多普勒效应(迎面加速而来)产生的谱线特征点蓝移的光线,这一点已经被盖亚卫星公布的最新一期数据所证实:占宇宙可观测天体43%的谱线特征点蓝移的天体全部位于超本星系内。

球对称稀疏星系因无法形成引力透镜,不存在无法观测区域,因此不存在任何暗物质。

同时也意味着,人类作为观察者,在环顾四周各级星系(超本星系除外)时,只能观测到背离人类向星系中心加速运动的天体,而无法观测到星系中心另一侧迎面加速而来的天体发出的谱线特征点蓝移的光线。

有人会猜测:如果存在宇宙中心引力场,人类必然在宇宙引力场形成的引力透镜内,那么也一定会观测到宇宙中心另一侧迎面加速而来的星系?

4.宇宙空间的光学折射特性

如果宇宙存在中心引力场,那么剔除可见物质后的宇宙空间质量密度分布规律应遵从广义相对论场方程严格解,即

D(r)=1/8πr²Gμ。ε。

其中

D——空间质量密度

r——空间内任意一点距宇宙中心的距离

G——引力常量

μ。—真空磁导率

ε。—真空介电常量

仔细观察会发现,质量因空间对称弯曲而存在,可直观理解为质量是对因空间对称弯曲而积蓄的真空势能的度量。

仔细观察还会发现,质量密度与空间弯曲曲率二次方成正比,远离宇宙中心的空间弯曲曲率小,空间质量密度就更小,靠近宇宙中心的空间弯曲大,质量密度就更大,宇宙中心质量密度无穷大。由此产生的光学折射特性就是:向任何方向传播的光线将会被连续折射向宇宙中心方向;逃离宇宙中心方向的及沿等密度面传播的光线需要度规微扰作用产生的微小偏离角,才能被逐渐折射。

直观的描绘就是:一颗做自由落体运动的恒星发出的光就像是偶极子的电力线全部射向另一极宇宙中心。如果宇宙中心也发光,发出的光线在度规微扰作用下偏离法线后也像偶极子的电力线一样,人类及空间的可见物质就是偶极子的另一极。

由此,宇宙中心成为裸露的、可视的,并呈现为宇宙视界。

5.新宇宙监察假设

假设宇宙空间质量密度分布规律遵从广义相对论场方程严格解,即

D(r)=1/8πr²Gμ。ε。

则:宇宙存在中心裸奇点,并呈现为宇宙视界。

假设果真如此,宇宙何需暗物质?