暗物質(zhì),暗能量淤毛,烏云可散矣今缚!

“落紅不是無情物,化作春泥更護花低淡⌒昭裕”梧桐葉落,懂得舍棄蔗蹋,才能保存生命力何荚。

引言

星系的演化如同樹的生長,老葉子散落周圍猪杭,成為泥土餐塘。我們看到的葉子總要少于樹長過的葉子。星系周圍存在不可見物質(zhì)本來很自然皂吮,誰曾想竟被主流演繹到“未知的暗物質(zhì)粒子”探測上去了戒傻。或許蜂筹,“烏云”不在天外需纳,而在心里。

正文

一.暗物質(zhì)狂票、暗能量始末

1.1 暗物質(zhì)概念的起源

1884年候齿,開爾文(Lord Kelvin熙暴,1824~1907闺属,物理學(xué)家,原名William Thomson)提出“如果銀河系中星體能夠描述為粒子構(gòu)成的氣體周霉,并受引力作用掂器,那么我們就可以建立系統(tǒng)大小與恒星速度彌散之間的關(guān)系【阆洌”“但其中許多星體可能已經(jīng)熄滅并且是黑暗的国瓮,而且其中十分之九的恒星因為不夠亮,我們無法看到狞谱∧四。……我們銀河系中的許多恒星,也許是絕大多數(shù)恒星跟衅,可能是暗星體孵睬。”

1906年伶跷,亨利·龐加萊(Jules Henri Poincaré掰读,1854~1912秘狞,數(shù)學(xué)物理學(xué)家)在《銀河系與氣體理論》中討論開爾文的觀點時,首次使用“暗物質(zhì)”(法語matière noire)這一概念蹈集。(按:最初暗物質(zhì)概念只是表示暗星體烁试。)

1912年,施里弗(Slipher)得到“星云”的光譜拢肆,發(fā)現(xiàn)許多光譜都具有紅移現(xiàn)象减响,據(jù)多普勒效應(yīng)判斷這些“星云”在遠離我們。當時的“星云”實際是遙遠的星系團郭怪。

1922年辩蛋,雅各布斯·卡普坦(Jacobus Cornelius Kapteyn,1851~1922移盆,天文學(xué)家)提出可通過星體的運動間接推斷出其周圍可能存在的不可見物質(zhì)(英語Dark Matter)悼院。但他對太陽系附近星體運動的研究未能發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)存在的確鑿依據(jù)≈溲“他建立了恒星運動和速度彌散之間的關(guān)系据途。他用有效恒星質(zhì)量來得到局部密度,方法是用總引力質(zhì)量除以觀測到的恒星數(shù)量叙甸,明確指出銀河系中存在暗物質(zhì):‘因此颖医,我們有了估計宇宙中暗物質(zhì)質(zhì)量的方法。就目前的情況來看裆蒸,這個數(shù)值不可能太大熔萧。如果不是這樣的話,從雙星中得到的平均質(zhì)量就會比發(fā)現(xiàn)的有效質(zhì)量低得多僚祷》鹬拢’”[1]

1929年,愛德文·鮑威爾·哈勃(Edwin Powell Hubble辙谜,1889~1953俺榆,天文學(xué)家)利用光譜紅移對河外星系的視向速度與距離之間的關(guān)系進行研究。當時只有46個河外星系的視向速度可以利用装哆,而其中僅有24個有推算出的距離罐脊。他得出視向速度與距離之間大致的正比關(guān)系。v = H0×d蜕琴,其中v為退行速度萍桌,d為星系距離,H0為比例常數(shù)凌简,稱為哈勃常數(shù)上炎。這就是哈勃定律。


圖1 恒星光譜分析示意圖

1933年号醉,弗里茨·茲威基(Fritz Zwicky反症,1898~1974辛块,天體物理學(xué)家)“利用光譜紅移測量后發(fā)座星系團中各個星系相對于星系團的運動速度,發(fā)現(xiàn)它們運動得太快铅碍,以至于僅靠星系團中可見星系的質(zhì)量提供的引力無法將它們束縛在一起润绵。他由此推斷,后發(fā)座星系團之所以能夠保持現(xiàn)在的狀態(tài)胞谈,其中應(yīng)該存在大量暗物質(zhì)尘盼,并且其質(zhì)量至少為可見星系的百倍以上(雖然,后來更精確地研究證明只有十倍左右烦绳,但他得出暗物質(zhì)為主的結(jié)論依然成立)”卿捎。[2](按:說明暗物質(zhì)質(zhì)量估計值強烈依賴于計算模型(維里定理),且參數(shù)賦值存在較大的人擇性径密。見[1])

但茲威基不同意勒梅特和哈勃關(guān)于星系的紅移起源于宇宙膨脹的解釋午阵,提出紅移是由于光子在穿越宇宙到達地球時,由于引力場的存在享扔,逐漸損失能量而形成的底桂。但這種觀點并不為大多數(shù)天文學(xué)家所接受。


圖2 后發(fā)座星系團

1959年惧眠,路易絲·沃爾德斯(Louise Volders)證明旋渦星系M33也不會像預(yù)期的那樣旋轉(zhuǎn)(即不符合開普勒第三定律)籽懦。

1970年,維拉·魯賓(Vera Rubin氛魁,1928~2016暮顺,天體物理學(xué)家)和福特(W.K.Ford,天體物理學(xué)家)“對仙女座大星云中星體旋轉(zhuǎn)速度的研究取得重大突破秀存。他們利用高精度的光譜測量技術(shù)捶码,能夠精確地探測到非常遙遠的星體和星際氣體繞星系的旋轉(zhuǎn)速度和距離的關(guān)系∮τ郑” 在 1980 年將結(jié)果發(fā)表為一篇有影響力的論文:“對于21個具有廣泛半徑宙项、質(zhì)量和光度范圍的Sc星系乏苦,我們得到了延伸到微弱外部區(qū)域的長軸光譜株扛,并推導(dǎo)出旋轉(zhuǎn)曲線。星系的傾角很高汇荐,因此視線傾角和長軸位置角的不確定性最小洞就。它們的半徑R范圍從 4 到 122 kpc(H = 50(km/s)/Mpc)。通常掀淘,旋轉(zhuǎn)曲線延伸到83%旬蟋。當在沒有縮放的線性尺度上繪制時,最小星系的旋轉(zhuǎn)曲線落在較大星系的旋轉(zhuǎn)曲線的初始部分革娄。所有曲線都顯示速度在 R~5 kpc 時上升到 V~125 km/s倾贰,此后上升速度較慢冕碟。即使在最遠的測量點,大多數(shù)旋轉(zhuǎn)曲線也在緩慢上升匆浙。無論是高光度還是低光度的Sc星系都沒有下降的旋轉(zhuǎn)曲線安寺。所有光度的Sc星系必須具有位于光學(xué)圖像之外的顯著質(zhì)量。所有Sc型星系的旋轉(zhuǎn)曲線都遵循log Vmax 與log R 之間的線性關(guān)系首尼,以及在任何R 處較小星系的速度低于較大星系挑庶。”“由于旋轉(zhuǎn)曲線的形式软能,小星系會經(jīng)歷許多短周期的迎捺、非常不同的旋轉(zhuǎn)。大星系(在其外部)經(jīng)歷很少的旋轉(zhuǎn)查排,只有輕微的差異凳枝。……UGC 2885是樣本中最大的Sc跋核,自宇宙起源以來范舀,其外部經(jīng)歷了不到10次的旋轉(zhuǎn),但具有規(guī)則的雙臂螺旋模式了罪,并且沒有明顯的速度不對稱性锭环。這一觀察結(jié)果對星系形成和演化的模型施加了限制〔磁海”[3]


圖3 仙女座大星云


圖4 太陽系(左)和仙女座星系(右)的旋轉(zhuǎn)曲線

至此辅辩,人們討論的暗物質(zhì)還是指暗星體之類的常規(guī)物質(zhì)。

1.2 暗物質(zhì)概念的演變

1965年娃圆,阿爾諾·彭齊亞斯(Arno Penzias)和羅伯特·威爾遜(Robert Wilson)偶然發(fā)現(xiàn)來自整個天空均勻的微波射電噪聲玫锋。經(jīng)狄克確認為大爆炸理論預(yù)測的背景輻射。

1992年讼呢,宇宙背景探測衛(wèi)星(COBE)發(fā)現(xiàn)背景輻射存在各向異性撩鹿,有的地方是2.7281K,有的地方是2.7280K悦屏。


圖5 宇宙微波背景輻射圖比較

2003年节沦,威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)給出五個波段的全天圖:W-band(~94GHz),V-band(~61GHz)础爬,Q-band(~41GHz)甫贯,Ka-band(~33GHz)和K-band(~23GHz)。其中看蚜,K-band和Ka-band有著最大的前景污染(如銀河系的輻射)叫搁,不被采用。通過Kp0、Kp2等屏蔽渴逻,去除彌漫的星系輻射和星系外的點光源污染疾党,組合多頻段的WMAP數(shù)據(jù),最終得到微波背景輻射各向異性信息惨奕。探測結(jié)果顯示仿贬,宇宙年齡約為137億年,宇宙由22.7%的暗物質(zhì)墓贿,72.8%的暗能量茧泪,4.5%的普通物質(zhì)組成。


圖6 WMAP宇宙微波背景輻射圖

2006年聋袋,天文學(xué)家利用錢德拉X射線望遠鏡對星系團 1E 0657-558 進行觀測队伟,無意間發(fā)現(xiàn)這個星系團是兩個大星系團碰撞形成的。此撞擊使暗物質(zhì)正常物質(zhì)分開幽勒,成為暗物質(zhì)存在的直接證據(jù)嗜侮。


圖7 子彈簇星系團1E 0657-558.

?Credit: X-ray: NASA/CXC/CfA/M.Markevitch et al.;?

Optical: NASA/STScI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.;?

Lensing Map: NASA/STScI; ESO WFI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.

“錢德拉望遠鏡利用 X 射線探測到的灼熱氣體在這張照片中顯示為兩個粉紅色團塊,包含了這兩個星系團中大部分常規(guī)物質(zhì)啥容。藍色則是其大部分質(zhì)量所在的地方锈颗,這是由引力透鏡效應(yīng)顯示的:來自遙遠物體的光被質(zhì)量引起的空間彎曲所扭曲,扭曲程度大大超過熱氣體造成的影響咪惠。而這部分質(zhì)量并不發(fā)出可見光击吱。在碰撞過程中,熱氣體會發(fā)生相互作用而受到阻力遥昧,而不參與電磁相互作用的暗物質(zhì)不會因撞擊而減慢覆醇,造成暗物質(zhì)常規(guī)物質(zhì)分離√砍簦”[4]

2009年永脓,普朗克(Planck)太空望遠鏡開始觀測,并繪制出更精細的微波背景輻射圖鞋仍。

至此常摧,暗物質(zhì)概念已從原本的“暗天體”演變成了有別于常規(guī)物質(zhì)的“未知暗物質(zhì)粒子”。

1.3 暗物質(zhì)粒子探測

基于上述的推測與猜想威创,近年來暗物質(zhì)粒子的探測漸入“魔境”落午。

“從20 世紀末就開始了一場偵測暗物質(zhì)的大戰(zhàn)。由被動到主動那婉,從地下到水下板甘,從高空到太空的偵測活動不斷∠昃妫科學(xué)家們采用了所能想到的各種探測手段,使用了各種可能的辨別或判斷暗物質(zhì)的分析方法,想盡快揭示出深藏在宇宙中的秘密呛谜,將暗藏在宇宙中的物質(zhì)大白于天下在跳。”[5]

1.3.1 深地實驗

目前隐岛,直接探測實驗有Soudan猫妙、DUSE、CDMS聚凹,SNOLAB割坠,大薩索國家實驗室,Pandax妒牙、CDMX等彼哼。


圖8 暗物質(zhì)粒子探測地下實驗室分布


表1 直接探測的實驗名稱和所探測的信號


圖9 PandaX兩相型氙實驗探測原理

1.3.2 空間探測

主要有國際空間站AMS實驗、Fermi衛(wèi)星湘今、DAMPE(悟空)衛(wèi)星等敢朱。


圖10 高能宇宙射線正負電子能譜圖

此外還有,高能粒子對撞機實驗摩瞎,探測軸子的ADMX實驗拴签,探測中微子的超級神岡實驗、冰立方實驗旗们,尋找暗光子的FUNK實驗等等蚓哩。

2021年12月16日,一項發(fā)表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)的最新研究表明:準確區(qū)分暗物質(zhì)與中微子散射原子核的信號是關(guān)鍵上渴,尋找暗物質(zhì)的征程杖剪,遠比原來估計的要困難得多。

據(jù)有關(guān)報道驰贷,目前全球至少有24家機構(gòu)開展暗物質(zhì)探測項目盛嘿。然而,至今為止括袒,沒有明確的“暗物質(zhì)粒子”存在性證據(jù)次兆。

1.4 暗能量探測

“支持暗能量的主要證據(jù)有兩個。一是對遙遠的超新星所進行的大量觀測表明锹锰,宇宙在加速膨脹芥炭,星系膨脹的速度不象哈勃定律描述的那樣,是恒定的恃慧,而是在不斷加速园蝠。按照愛因斯坦引力場方程,加速膨脹的現(xiàn)象推論出宇宙中存在著壓強為負的"暗能量"痢士。另一個證據(jù)來自于近年對微波背景輻射的研究精確地測量出宇宙中物質(zhì)的總密度彪薛。但是,我們知道所有的普通物質(zhì)與暗物質(zhì)加起來大約只占其1/3左右,所以仍有約2/3的短缺善延。這一短缺的物質(zhì)稱為暗能量少态,其基本特征是具有負壓,在宇宙空間中幾乎均勻分布或完全不結(jié)團易遣。最近WMAP數(shù)據(jù)顯示彼妻,暗能量在宇宙中占總物質(zhì)的73%《姑#”[6]

2020年,專門用來探測暗能量的暗能量光譜儀(DESI)在亞利桑那州落成侨歉。DESI有5000根探測天線,朝向不同的太空方向揩魂。每根天線負責(zé)探測一座星系幽邓,在20分鐘內(nèi),DESI就能探測完5000座星系肤京。該項目包含近80個研究單位的500多名研究者颊艳,主要目標是精確觀測宇宙中星系大尺度分布的三維結(jié)構(gòu),從而揭示宇宙加速膨脹和暗能量的奧秘忘分。2021年5月17日棋枕,DESI開始觀測。計劃五年中將觀測約3000萬個遠方星系的古老光譜妒峦,來測量宇宙的加速膨脹速度重斑、宇宙中大尺度結(jié)構(gòu)的增長和形成歷史、以及星系本身的形成和演化歷史肯骇。[7]

二.質(zhì)疑與其它解釋

螺旋星系M94( NGC 4736) 的旋轉(zhuǎn)能完全依靠可見物質(zhì)的引力來解釋窥浪,無需引入暗物質(zhì)。而“蜻蜓44” 等星系的暗物質(zhì)含量可達到可見物質(zhì)的 300 倍左右[8]笛丙。


圖11 M94星系?

(R. Jay GaBany, Spitzer Legacy Program, GALEX Nearby Galaxy Survey - http://www.cosmotography.com/images/small_new_m94_announcement.html)

“到20世紀50年代末漾脂,許多關(guān)于星系團質(zhì)光比的文章被發(fā)表。維克托·安巴楚勉反對暗物質(zhì)存在于星系團中的可能性胚鸯。相反骨稿,他認為星系團是不穩(wěn)定的、快速膨脹的系統(tǒng)姜钳,維里定理無法應(yīng)用于此坦冠。”[1]

1950年代早期,維克托·安巴楚勉(Viktor Hambardzumyan哥桥,1908~1996辙浑,天文物理學(xué)家)首先提出關(guān)于活動星系核(AGN)的相關(guān)議題。1958年,他在布魯塞爾舉行的索爾維會議上提出在活動星系核有相當巨大的爆發(fā)發(fā)生拟糕,結(jié)果就是大量物質(zhì)被噴出判呕。后續(xù)由耶日·奈曼(Jerzy Neyman)在文章《Reminiscences of a Revolutionary Period in Cosmology》中記錄下來倦踢。奈曼總結(jié)說:“現(xiàn)在的證據(jù)壓倒性的支持安巴楚勉的假說。我衷心地祝賀安巴楚勉教授佛玄,這是哥白尼革命硼一!”[9]

活動星系核的觀點一開始是在懷疑態(tài)度下被接受累澡。經(jīng)過多年后的觀測結(jié)果(發(fā)現(xiàn)類星體梦抢、無線電爆發(fā)星系、星系核連續(xù)爆發(fā)愧哟、從星系核噴出的噴流等)推動之下才受到認可“路裕現(xiàn)在已被廣泛接受。索爾維會議之后十年蕊梧,在布拉格舉辦的國際天文聯(lián)會會員大會上霞赫,天文學(xué)家艾倫·桑德奇說:“今日沒有天文學(xué)家會反對星系核心周圍是神秘的,而首先認識星系核周圍的人就是安巴楚勉肥矢《怂ィ”

1983年,密爾格羅姆(Mordehai Milgrom甘改,物理學(xué)家)提出“修正牛頓動力學(xué)”(MOND)旅东,假設(shè)牛頓引力定律并不完全和距離的平方成反比,而牛頓第二定律也并不總是F=ma十艾,在加速度極小抵代,在a遠小于a0=1.1*10^-10(m/s^2)的時候,牛頓第二定律應(yīng)該是F=ma^2/a0忘嫉。

類似的荤牍,還有貝肯斯坦的張量-矢量-標量引力理論,熵引力理論庆冕,負質(zhì)量暗流體理論康吵,F(xiàn)(R)引力理論等。

2016年访递,艾瑞克·瓦爾林德(Erik Verlinde晦嵌,理論物理學(xué)家)發(fā)表論文稱引力是由真空的量子糾纏熵呈展而來的,原先認為由暗物質(zhì)造成的引力效應(yīng)其實源于真空和暗能量中存在額外的熵力九。這一理論猜想再次引發(fā)了暗物質(zhì)是否存在的討論耍铜。[2]

以上諸論中,安巴楚勉有關(guān)活動星系核導(dǎo)致星系團膨脹的觀點可能更符合觀測事實跌前。其它修正主義并不可取棕兼。

星云說的誤導(dǎo)(詳見《星云說,誤導(dǎo)人類三百年》)

主流學(xué)術(shù)界對暗物質(zhì)的存在感到困惑抵乓,一個主要原因是要兼容星云說伴挚。如大爆炸宇宙論中不惜逆向采用星云聚合說來解釋星系和恒星靶衍、行星、衛(wèi)星的形成茎芋。因此颅眶,在主觀預(yù)期中星系應(yīng)該是向內(nèi)聚合的,至少是穩(wěn)定平衡的田弥,絕非向外旋散的涛酗。故,當觀測事實與預(yù)期不符時就產(chǎn)生了暗物質(zhì)偷厦、暗能量的猜測商叹。如果宇宙果真是靜態(tài)、均勻且恒溫的只泼,只有萬有引力作用剖笙,理應(yīng)只會聚合。

但事實是星系请唱、恒星系都是有旋的弥咪,且內(nèi)陽外陰,溫度分布存在梯度和旋度十绑。1)旋轉(zhuǎn)本身就會產(chǎn)生離心力聚至;2)核心的光熱、粒子流也有向外生發(fā)的力量孽惰,如星系核爆發(fā)晚岭、太陽風(fēng)吹拂彗尾执赡;3)上一級星核及同級伴星系引潮力也會產(chǎn)生分離作用麦轰。這些向外的力與中心天體的萬有引力形成動態(tài)平衡,并不能排除向外旋散的情況休玩。而且天體一旦外移狂鞋,根據(jù)萬有引力與距離平方反比的關(guān)系片择,引力減少的更快;而離心力與距離呈反比骚揍,減少更慢些字管。加之核心質(zhì)量以光熱粒子流向周圍散布、膨脹的作用信不,外移過程會形成正反饋嘲叔,表現(xiàn)為對數(shù)螺線形態(tài),即觀測到的螺旋星系狀態(tài)抽活。

三硫戈、星系演化生長說

數(shù)與理的關(guān)系

象,數(shù)下硕,理丁逝,術(shù)是人類認識世界汁胆,改造世界的一般過程。象霜幼,物象形貌嫩码,幾何學(xué)。數(shù)罪既,度量規(guī)矩铸题,數(shù)學(xué)。理萝衩,因果關(guān)系回挽,理學(xué)没咙。術(shù)猩谊,控制方法,科技祭刚。象數(shù)的積累是為明理服務(wù)的牌捷,不能舍本而逐末∥型裕“凡人欲學(xué)一事暗甥,必先見明道理∽酵保”道理不明撤防,觀象則亂,見數(shù)則迷棒口。按圖索驥寄月,所見皆為心相,如墨跡測試无牵。故漾肮,“登高博見”,先理解繼承人類史上智慧高點的理念茎毁,才不致迷失克懊。

老子:“天下之物生于有,有生于無七蜘。道生一谭溉,一生二,二生三橡卤,三生萬物扮念。萬物負陰而抱陽,中氣以為和蒜魄∪雍ィ”一句經(jīng)文已將理數(shù)象盡括其中场躯。

質(zhì)能方程E=mc^2

有質(zhì)量的物質(zhì)定義為“有”,無質(zhì)量的能量定義為“無”旅挤√吖兀“有生于無”,“有無之相生也”粘茄,“兩者同出签舞,異名同謂”。

斐波那契數(shù)列

0柒瓣,1儒搭,1,2芙贫,3搂鲫,5,8……∞(描述兔子生殖問題)磺平。

“無”定義為0魂仍,“道”為起始數(shù)1,“一”為首生數(shù)1拣挪,“二”為次生數(shù)2擦酌,“三”既為數(shù)3,也表多數(shù)略稱菠劝。依此類推到無窮赊舶,即萬物。

黃金螺線

以斐波那契數(shù)列為半徑做90度弧形銜接起來就成了黃金螺線赶诊。

對數(shù)螺線

又稱等角螺線笼平。公式:r=ae^bθ,a為初始徑矢甫何;b=cotφ出吹,φ為徑矢r與對應(yīng)點螺線切線的夾角;θ為旋轉(zhuǎn)角弧度辙喂。黃金螺線只是對數(shù)螺線的近似畫法捶牢。


圖12 黃金螺線和對數(shù)螺線

歐拉恒等式

e^iπ+1=0。數(shù)學(xué)家們評價它是“上帝創(chuàng)造的公式巍耗,我們只能欣賞它而不能理解它”秋麸。

0=e^iπ+1。換個方向也許就理解了炬太。它表達的是從0到1的變化過程符合對數(shù)螺線灸蟆。即老子講的由無到有生萬物的過程。

引潮力

原本是描述月球?qū)Φ乇砗K钠鸪弊饔昧η鬃濉5卦吕@公質(zhì)心互轉(zhuǎn)炒考,存在離心力可缚。只有地心處該離心力與地月之間萬有引力等大反向。地表水體相對月球的離心力與地心相同斋枢,但不同地區(qū)水體與月球距離不同帘靡,故受月球引力不同,造成合力差瓤帚,即引潮力描姚。引潮力可分解為徑向和切向。徑向分量即垂直于地面向上戈次,遠離地心的力轩勘。


地表的物體飛入太空變成衛(wèi)星同樣會受到月球引潮力作用。同理怯邪,地月系繞太陽公轉(zhuǎn)時绊寻,地月之間也會受到太陽引潮力作用,存在彼此分離的力擎颖。如果太陽存在暗伴星榛斯,則伴星的引潮力也會使行星與太陽分離。如果星系存在伴星系搂捧,伴星系的引潮力也會使恒星與星系核分離。長期積累就是不斷向外生長延申懂缕,呈現(xiàn)為螺旋狀允跑。另外,演化過程中搪柑,物質(zhì)不斷從中心旋散至四周聋丝,使整個星系的質(zhì)量分布發(fā)生變化。中心的質(zhì)量越來越小工碾,引力越來越弱弱睦。而周圍的質(zhì)量越來越大,引潮力越來越強渊额。最終呈現(xiàn)給我們的就是臨界以外存在等速區(qū)况木。年輕的星系周圍缺少老去的天體,表現(xiàn)的符合開普勒定律的預(yù)期旬迹。年長的星系周圍具有很大比例的老天體火惊,它們的引力作用不能被忽視,就呈現(xiàn)為觀測到的等速區(qū)奔垦。這就是星系旋轉(zhuǎn)曲線的成因屹耐。


圖13 引潮力示意圖

星系的陽與陰

星系核心為陽,具有生發(fā)力椿猎,人類可見惶岭。星系外圍為陰寿弱,處于準熱寂狀態(tài),人類不可見按灶,便稱為“暗物質(zhì)”脖捻。


圖14 星系M94和蜻蜓44

星核生育說:宇宙中原生星系團、星系兆衅、恒星系地沮、行星系、衛(wèi)星逐級由核心向外諧同生長羡亩。生長規(guī)律符合對數(shù)螺線摩疑。哈勃星系分類代表不同的星系生長階段。


圖15 哈勃-DE星系分類示意圖

By Antonio Ciccolella / M. De Leo - https://en.wikipedia.org/wiki/File:Hubble-Vaucouleurs.png, CC BY 3.0,

微波背景輻射成因

絕大多數(shù)可觀測星系都在生長畏铆、老化過程中雷袋。星系由中心高能態(tài)向周圍低能態(tài)轉(zhuǎn)變過程中,輻射峰值自然會向低頻移動辞居。星核中子衰變楷怒、反物質(zhì)湮滅產(chǎn)生γ射線,能級最高瓦灶。周圍原子內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生X射線鸠删,能級次之。中贼陶、外層電子躍遷產(chǎn)生紫外線刃泡、可見光。原子核振動產(chǎn)生紅外線碉怔、微波烘贴。自由電子振蕩產(chǎn)生微波、射電撮胧。老去的星體進入準熱寂狀態(tài)桨踪,變成不可見的暗物質(zhì),只有微弱的黑體輻射芹啥,即3K背景輻射锻离。因為周圍暗物質(zhì)要比中心區(qū)發(fā)光物質(zhì)分布更廣泛。所以呈現(xiàn)出“宇宙微波背景輻射圖”的分布狀態(tài)叁征,這很自然纳账。精細化的微波各向異性圖足以描述“暗物質(zhì)”分布,無需向高頻區(qū)尋找“未知的暗物質(zhì)粒子”碰撞產(chǎn)物捺疼。微波段的特征譜線紅移現(xiàn)象已經(jīng)難以辨別疏虫,所以接收到的微波無法辨別來源遠近,即各向同性。以目前觀測估計:暗物質(zhì)占85%卧秘,亮物質(zhì)占15%呢袱,只能說明老去的天體遠大于活著的天體。


圖16 Planck與WMAP微波背景輻射對比圖

光譜紅移

暗能量概念的引入源于宇宙加速膨脹論翅敌。而加速膨脹的“證據(jù)”是la超新星光譜紅移超出哈勃定律線性關(guān)系羞福。光譜紅移有多種,如多普勒紅移蚯涮、引力紅移治专、宇宙學(xué)紅移等。目前觀測到的事實是星系和類星體遭顶、超新星的光譜確實發(fā)生較大紅移张峰。但哈勃定律是否符合客觀事實有待確認。因為存在類星體彼此分離速度超過10倍光速的悖論棒旗。另喘批,各向均勻“膨脹”也與“奇點爆炸論”矛盾,說明宇宙并沒有一個中心作為起點铣揉。類星體饶深、超新星光譜紅移較大可能存在其它原因,如星核自轉(zhuǎn)導(dǎo)致的光波螺旋外射過程中被拉長逛拱;光波從星核強磁場逃逸時被拉長或偏振性被極化敌厘;光波從致密星核引力場逃逸時的引力紅移增大。在進入星際旅行前橘券,光譜就已經(jīng)嚴重紅移了额湘。星系、類星體旁舰、超新星紅移量差異較大,本身就說明光源類別可能是顯著因子嗡官。所以箭窜,我們觀測到的光譜紅移不一定是宇宙加速膨脹造成的。

在開放的宇宙空間中衍腥,星系團磺樱、星系、恒星系婆咸、行星系生長本身就會導(dǎo)致彼此遠離竹捉。通過遙遠星際傳遞到地球上的光譜產(chǎn)生較大紅移也很自然。距離我們越遠的星系累加的膨脹量越大尚骄,光程越長块差,經(jīng)歷的時間也越多。所以,無需引入暗能量推動宇宙加速膨脹憨闰。

?

總結(jié):暗物質(zhì)状蜗、暗能量更像兩條烏龍,根源在于我們對星系演化模式的不理解鹉动。最終演變成對微觀暗物質(zhì)粒子著魔式的探測轧坎。若以星系生長觀理解宇宙,一切都是那么自然泽示,那么美缸血!


圖17 黃金螺線類比

暗物質(zhì),暗能量械筛,兩朵烏云可散矣捎泻!更緊要的是太陽系暗伴星的搜尋,它可能關(guān)系到人類文明的存續(xù)变姨。滄海桑田族扰,伴星的運轉(zhuǎn)如同倒計時器,周而復(fù)始的在地層中留下巨變記錄定欧。人類文明真正的挑戰(zhàn)就在不久的將來渔呵。(詳見《從費米悖論說到地球翻轉(zhuǎn)》)

山洞里,螢火只照亮尾部砍鸠,身體和頭部都看不到扩氢,更不用說整個山洞。突然爷辱,一根火柴照亮了螢火蟲录豺,但仍看不清山洞的全貌。即使螢火熄滅饭弓,螢火蟲依舊在双饥。火柴熄滅弟断,山洞依舊在咏花。

“有物昆成,先天地生阀趴。

繡呵昏翰!繆呵!

獨立而不垓刘急,可以為天地母棚菊。

吾未知其名,字之曰:道叔汁。

吾強為之名曰:大统求。

大曰筮检碗,筮曰遠,遠曰反球订。

道大后裸,天大,地大冒滩,王亦大微驶;

國中有四大,而王居一焉开睡。

人法地因苹,地法天,天法道篇恒,道法自然扶檐。”

“道沖而用之胁艰,有弗盈也款筑。

潚呵!始萬物之宗腾么。

銼其兌奈梳,解其紛,

和其光解虱,同其塵攘须。

湛呵!始或存殴泰。

吾不知誰子也于宙,象帝之先『费矗”

“道可道也捞魁,非恒道也;

名可名也离咐,非恒名也署驻。

無,名萬物之始也健霹;

有,名萬物之母也瓶蚂。

故糖埋,恒無欲也,以觀其眇窃这;

恒有欲也瞳别,以觀其所噭。

兩者同出,異名同謂祟敛。

玄之有玄疤坝,眾眇之門」萏”

“反也者跑揉,道之動也;

弱也者埠巨,道之用也历谍。

天下之物生于有,有生于無辣垒。

道生一望侈,一生二,二生三勋桶,三生萬物脱衙;

萬物負陰而抱陽,中氣以為和例驹【韬”(《帛書老子》)


參考源?

[1] 暗物質(zhì)簡史.Dan Hooper. History of dark matter.(DOI: 10.1103/RevModPhys.90.045002)

[2] 暗物質(zhì):迷失的大多數(shù)----中國科學(xué)院 (cas.cn)

[3] Rubin, V. C. ; Ford, W. K., Jr. ; Thonnard, N. Astrophysical Journal, Vol. 238, p. 471-487 (1980)

[4]?https://chandra.harvard.edu/photo/2006/1e0657/

[5] 李金.尋找缺失的宇宙-暗物質(zhì).清華大學(xué)出版社出版,2017

[6] 暗物質(zhì)與暗能量----中國科學(xué)院 (cas.cn)

[7] 消失了的物質(zhì)與暗能量_探測_宇宙_星系團 (sohu.com)

[8]“蜻蜓44”星系暗物質(zhì)構(gòu)成之謎解開----中國科學(xué)院 (cas.cn)

[9] Problems of Physics and Evolution of the Universe, Publishing House of the Armenian Academy of Sciences, Yerevan, 1978, pp. 243–250.

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