探尋第五種作用力,原創:小宇宙科學哲學

什麼是宇宙大爆炸?宇宙大爆炸是如何形成產生的?宇宙是否一直在膨脹?星系紅移的本質是什麼?為什麼會存在哈勃定律?哈勃定律對於所有的星球退行都適用嗎?暗物質和暗能量到底是什麼?是否存在第五種相互作用力?

探尋第五種作用力,原創:小宇宙科學哲學

按照現代的大爆炸宇宙論者的介紹,宇宙發展的過程大致是這樣的:在100~200億年前,宇宙從一個密度極大的原始火球開始演化。由於某種原因,原始火球爆炸了。最初,溫度極高,達到10^12K(10000億度)。那是宇宙的主要成分是光子、正反μ介子、正負電子、正反中微子及少量的質子、中子等。溫度迅速降低,正反μ介子開始湮滅。溫度降至10^11K(1000億度)以下,中子開始衰變為質子。爆炸後1秒鐘,溫度就從10^12K以上降到10^10K(100億度),此時正負電子開始湮滅。宇宙的主要成分只有光子、中微子和少量的穩定粒子。隨著宇宙膨脹,光子和中微子互相獨立地膨脹,溫度迅速降低。另一方面,在爆炸後3分鐘內,由於溫度仍保持在10^9K(10億度)以上,質子和中子可以通過一系列的核反應產生出氘核和氦核,即化學元素開始形成。這時期,宇宙中以輻射為主。大約到宇宙誕生200年時,宇宙進入以實物為主的階段。這時候,溫度達10^5K(10萬度),物質是完全電離的。溫度再降低,電離物質開始複合,形成中性物質。在宇宙誕生100萬年後,溫度降到3000K,氮核大部分變成中性。在萬有引力的作用下物質受到磁場擾動時,可能聚集成團。在宇宙誕生約10^8年(一億年)時,開始形成星系。以後經過10^10年(100億年),宇宙就演化成今天的樣子。

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上面提到由於某種原因,原始火球爆炸了。我們就來分析和推理這種原因,從而推理宇宙大爆炸形成產生的原因和過程。1934年,德國天文學家沃爾特·巴德和瑞士天文學家弗裡茨·茲威基指出,當一個衰老的大質量恆星無法再通過熱核反應產生能量時,它有可能會通過重力坍縮的過程坍縮為一箇中子星或黑洞。1939年,美國物理學者奧本海默通過計算推測出,一顆質量超過太陽質量3倍(奧本海默極限)而又沒有任何熱核反應的“冷恆星”,一定會在自身引力的作用下坍縮稱為黑洞。大多數主流的科學家認為,雙中子星併合的直接產物是黑洞,而中子星內部幾乎全部由中子組成,是一種密度非常高、壓強非常大、磁場非常強的緻密天體。它的密度是水的一百萬億倍,壓強是太陽的幾百萬億倍,它的磁場達到10^8-10^12高斯,是地球磁極磁場的上億倍甚至上萬億倍。這裡我們就從黑洞的大爆炸展開。黑洞形成以後,由於黑洞吸積盤的引力非常強,能吞噬黑洞周圍近距離的一切天體,所有物質包括光在內,一旦進入它的視界,都很難逃脫被它吞噬的命運。所有吞噬的物質(大到天體星球,小到粒子或光子)都在黑洞中心奇點上聚集並壓縮,當中心奇點密度和壓強超越極限時,黑洞中心奇點就會產生爆炸,並從轉動軸方向噴流出強磁物質和能量,能量相當於成千上萬億顆恆星的總能量。由於黑洞中心緻密超強磁體的爆炸(也可稱為黑洞爆炸),從而形成超強巨大的噴流,所以噴流所到之處,既沒有恆星,也沒有行星和衛星,所有的星球都被噴流摧毀,噴流帶著所有的星球物質和巨大的能量散佈在所經過的太空裡,被驅散開的空間形成太空空洞。噴流就是愛因斯坦猜想的白洞,而太空空洞就是蟲洞。即使能量在太空中傳遞衰減稀釋以後,仍然能夠產生巨大的推動力或排斥力,推動星系彼此遠離,這就是星系彼此退行產生的原因,也就是所謂的宇宙膨脹。我們不妨把這種爆炸力稱為磁爆力或噴流力,磁爆力或噴流力是長程力,是所有力中最強的力。

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此外,需要特別提出的是銀河系中心黑洞和太陽的自旋力,它們對於周圍天體來說,在自轉動力的作用下,既有向心力和離心力這兩種相反的力,也有黑洞吸積盤中心的吸引(原理同吸塵器和吸油煙機)和太陽吹響行星際帶有帶電粒子的太陽風(原理同電風扇,恆星就是恆星風)這兩種不同的力。恆星由於核聚變和恆星風使得恆星外圍能量的釋放及物質粒子的減少,恆星內部高溫高壓的影響,造成了恆星質量和體積的不斷縮小,這樣才發生了恆星坍縮。

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雖然大爆炸宇宙學在三方面得到了證實,但是理論和實際是否真實可靠還是值得懷疑的:其一,星系的退行,表明宇宙是在不斷地膨脹著的;其二,從大爆炸至今,宇宙間還應該有剩餘的熱,其溫度約為3K。1965年發現了3K微波背景輻射的存在,證實了大爆炸宇宙學的預言;其三,按大爆炸宇宙學的推算,宇宙間氦的含量應為30%左右,這也為觀測所證實。我們可以對以上三方面的證實逐一展開分析和推理。首先,星系的彼此遠離和退行,無論是通過何種望遠鏡觀察的,一定是觀察者相對於地球所在星系的對立方向的星系的觀察,至於地球所在星系的接近同平面方向是很難觀察的,同平面方向更加觀察不到,因為被同平面方向的星球遮擋了。而對立面方向星系就是受到了噴流力或磁爆力的影響,推動了或排斥了星系的退行。而且星系的退行和遠離只能是相對於觀察者所在星系而言,相對於其他的星系有可能是在靠近甚至併合都有可能,星系的退行不能說明宇宙是在不斷地膨脹著。如果宇宙是在不斷地膨脹著,必然與宇宙奇點大爆炸產生矛盾。其次,3K微波背景輻射的存在只能說是銀河系或銀河系所在星系團的微波背景輻射,畢竟人類現在的探測器還沒有飛出銀河系,甚至還沒有飛出太陽系,因此誰能夠證明3K微波背景輻射就是整個宇宙的微波背景輻射,又如何證明。再次,人類現在有限的探索,宇宙間氦含量的30%左右的觀測證實是如何證實的,這些都值得懷疑,都還是個謎。

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早在1914年,美國天文學家斯里弗就曾發現,在他所觀測的15個星系中,有13個在以每秒數百公里的速度離開我們,後來發現除少數幾個最近的星系外,所有星系都在離開我們而去。1929年,哈勃根據觀測,發現河外星系的視向退行速度V與距離D成正比,即距離越遠的星系,離開我們的速度越快,建立了這樣一條定律:V=KD,並給出了比值K=500。後來人們為了紀念他,稱這一比值為哈勃常數,並改用符號H,單位是公里/秒·百萬秒差距。1931年,哈勃和哈馬遜把哈勃常數訂正為528,後又改為526。但是哈勃常數越大,表示宇宙膨脹率越大,相應的宇宙年齡越小。如果按照哈勃最早的值,宇宙年齡只有20億年,顯然不合理。1952年,巴德指出,仙女星系中造父變星的星等零點應變動1.5星等,將哈勃常數修訂為H=260。1958年,桑德奇指出,哈勃所說的最亮星實際上位於電離氫區,因此要再加上1.8等的星等改進,將哈勃常數降低為H=75。1974~1976年,桑德奇和塔桑又用7種距離指標的方法重新測定哈勃常數,得H=55,竟然只有哈勃的1/10,這也意味著宇宙年齡是原先估計的10倍。這說明,哈勃常數對我們的宇宙模型來說是實在太重要了。因此天文學家一直在使用不同的方法測定哈勃常數。在2006年8月,馬歇爾太空飛行中心(MSFC)的研究小組使用“錢德拉”X射線天文臺測算哈勃常數為77±15%(Km/s)/Mpc(15%是誤差)。2009年5月7日,NASA宣佈根據對遙遠星系中la型超新星的觀測數據,哈勃常數為74.2±4.85(Km/s)/Mpc。歐洲航天局曾在2013年3月21日宣佈,根據“普朗克”衛星的測量結果,得出哈勃常數的值為67.80±1.14%(Km/s)Mps。2016年,天文學家利用“哈勃”望遠鏡把哈勃常數的不確定性降低為2.4%。2017年,一項獨立的測量把哈勃常數的不確定性也降低到1.9%,H=74.03,這是使用測光方法得到的前所未有的精度。因此很顯然,在整個宇宙演化過程中,哈勃常數是變化的,宇宙膨脹速度並不恆定。

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然而我們發現河外星系的視向退行,也就是星系的紅移是客觀存在的。於是就有了暗物質和暗能量存在的說詞。即使我們觀察到太陽系的行星也在漸漸遠離太陽,可是與河外星系的退行速度相差甚遠。但無論是暗物質也好,暗能量也好,星系退行和行星遠離太陽必然是受到相互力的作用。對於河外星系來說,星系中心黑洞產生的磁爆力或噴流力相互排斥而產生相互遠離,這樣我們在地球上觀察,距離我們越遠的星系,退行速度就越快。而太陽系的行星遠離太陽,主要是受到太陽風的推動和排斥作用。

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我們把黑洞爆炸產生噴流的這種力稱為磁爆力或噴流力,作為第五種基本作用力。這種力是一種初步的分析和推理,今後可以通過宇宙探測器飛行到適當遠離銀河系黑洞的轉動軸的正對方向上進行驗證。因為這種力的特殊性,在地球上很難發現並實測,但是宇宙之中很多客觀現象說明,肯定存在著第五種作用力,而且這第五種作用力非常的強,遠遠超過了引力、電磁力、強相互作用力和弱相互作用力這四種作用力。

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