探寻第五种作用力,原创:小宇宙科学哲学

什么是宇宙大爆炸?宇宙大爆炸是如何形成产生的?宇宙是否一直在膨胀?星系红移的本质是什么?为什么会存在哈勃定律?哈勃定律对于所有的星球退行都适用吗?暗物质和暗能量到底是什么?是否存在第五种相互作用力?

探寻第五种作用力,原创:小宇宙科学哲学

按照现代的大爆炸宇宙论者的介绍,宇宙发展的过程大致是这样的:在100~200亿年前,宇宙从一个密度极大的原始火球开始演化。由于某种原因,原始火球爆炸了。最初,温度极高,达到10^12K(10000亿度)。那是宇宙的主要成分是光子、正反μ介子、正负电子、正反中微子及少量的质子、中子等。温度迅速降低,正反μ介子开始湮灭。温度降至10^11K(1000亿度)以下,中子开始衰变为质子。爆炸后1秒钟,温度就从10^12K以上降到10^10K(100亿度),此时正负电子开始湮灭。宇宙的主要成分只有光子、中微子和少量的稳定粒子。随着宇宙膨胀,光子和中微子互相独立地膨胀,温度迅速降低。另一方面,在爆炸后3分钟内,由于温度仍保持在10^9K(10亿度)以上,质子和中子可以通过一系列的核反应产生出氘核和氦核,即化学元素开始形成。这时期,宇宙中以辐射为主。大约到宇宙诞生200年时,宇宙进入以实物为主的阶段。这时候,温度达10^5K(10万度),物质是完全电离的。温度再降低,电离物质开始复合,形成中性物质。在宇宙诞生100万年后,温度降到3000K,氮核大部分变成中性。在万有引力的作用下物质受到磁场扰动时,可能聚集成团。在宇宙诞生约10^8年(一亿年)时,开始形成星系。以后经过10^10年(100亿年),宇宙就演化成今天的样子。

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上面提到由于某种原因,原始火球爆炸了。我们就来分析和推理这种原因,从而推理宇宙大爆炸形成产生的原因和过程。1934年,德国天文学家沃尔特·巴德和瑞士天文学家弗里茨·兹威基指出,当一个衰老的大质量恒星无法再通过热核反应产生能量时,它有可能会通过重力坍缩的过程坍缩为一个中子星或黑洞。1939年,美国物理学者奥本海默通过计算推测出,一颗质量超过太阳质量3倍(奥本海默极限)而又没有任何热核反应的“冷恒星”,一定会在自身引力的作用下坍缩称为黑洞。大多数主流的科学家认为,双中子星并合的直接产物是黑洞,而中子星内部几乎全部由中子组成,是一种密度非常高、压强非常大、磁场非常强的致密天体。它的密度是水的一百万亿倍,压强是太阳的几百万亿倍,它的磁场达到10^8-10^12高斯,是地球磁极磁场的上亿倍甚至上万亿倍。这里我们就从黑洞的大爆炸展开。黑洞形成以后,由于黑洞吸积盘的引力非常强,能吞噬黑洞周围近距离的一切天体,所有物质包括光在内,一旦进入它的视界,都很难逃脱被它吞噬的命运。所有吞噬的物质(大到天体星球,小到粒子或光子)都在黑洞中心奇点上聚集并压缩,当中心奇点密度和压强超越极限时,黑洞中心奇点就会产生爆炸,并从转动轴方向喷流出强磁物质和能量,能量相当于成千上万亿颗恒星的总能量。由于黑洞中心致密超强磁体的爆炸(也可称为黑洞爆炸),从而形成超强巨大的喷流,所以喷流所到之处,既没有恒星,也没有行星和卫星,所有的星球都被喷流摧毁,喷流带着所有的星球物质和巨大的能量散布在所经过的太空里,被驱散开的空间形成太空空洞。喷流就是爱因斯坦猜想的白洞,而太空空洞就是虫洞。即使能量在太空中传递衰减稀释以后,仍然能够产生巨大的推动力或排斥力,推动星系彼此远离,这就是星系彼此退行产生的原因,也就是所谓的宇宙膨胀。我们不妨把这种爆炸力称为磁爆力或喷流力,磁爆力或喷流力是长程力,是所有力中最强的力。

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此外,需要特别提出的是银河系中心黑洞和太阳的自旋力,它们对于周围天体来说,在自转动力的作用下,既有向心力和离心力这两种相反的力,也有黑洞吸积盘中心的吸引(原理同吸尘器和吸油烟机)和太阳吹响行星际带有带电粒子的太阳风(原理同电风扇,恒星就是恒星风)这两种不同的力。恒星由于核聚变和恒星风使得恒星外围能量的释放及物质粒子的减少,恒星内部高温高压的影响,造成了恒星质量和体积的不断缩小,这样才发生了恒星坍缩。

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虽然大爆炸宇宙学在三方面得到了证实,但是理论和实际是否真实可靠还是值得怀疑的:其一,星系的退行,表明宇宙是在不断地膨胀着的;其二,从大爆炸至今,宇宙间还应该有剩余的热,其温度约为3K。1965年发现了3K微波背景辐射的存在,证实了大爆炸宇宙学的预言;其三,按大爆炸宇宙学的推算,宇宙间氦的含量应为30%左右,这也为观测所证实。我们可以对以上三方面的证实逐一展开分析和推理。首先,星系的彼此远离和退行,无论是通过何种望远镜观察的,一定是观察者相对于地球所在星系的对立方向的星系的观察,至于地球所在星系的接近同平面方向是很难观察的,同平面方向更加观察不到,因为被同平面方向的星球遮挡了。而对立面方向星系就是受到了喷流力或磁爆力的影响,推动了或排斥了星系的退行。而且星系的退行和远离只能是相对于观察者所在星系而言,相对于其他的星系有可能是在靠近甚至并合都有可能,星系的退行不能说明宇宙是在不断地膨胀着。如果宇宙是在不断地膨胀着,必然与宇宙奇点大爆炸产生矛盾。其次,3K微波背景辐射的存在只能说是银河系或银河系所在星系团的微波背景辐射,毕竟人类现在的探测器还没有飞出银河系,甚至还没有飞出太阳系,因此谁能够证明3K微波背景辐射就是整个宇宙的微波背景辐射,又如何证明。再次,人类现在有限的探索,宇宙间氦含量的30%左右的观测证实是如何证实的,这些都值得怀疑,都还是个谜。

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早在1914年,美国天文学家斯里弗就曾发现,在他所观测的15个星系中,有13个在以每秒数百公里的速度离开我们,后来发现除少数几个最近的星系外,所有星系都在离开我们而去。1929年,哈勃根据观测,发现河外星系的视向退行速度V与距离D成正比,即距离越远的星系,离开我们的速度越快,建立了这样一条定律:V=KD,并给出了比值K=500。后来人们为了纪念他,称这一比值为哈勃常数,并改用符号H,单位是公里/秒·百万秒差距。1931年,哈勃和哈马逊把哈勃常数订正为528,后又改为526。但是哈勃常数越大,表示宇宙膨胀率越大,相应的宇宙年龄越小。如果按照哈勃最早的值,宇宙年龄只有20亿年,显然不合理。1952年,巴德指出,仙女星系中造父变星的星等零点应变动1.5星等,将哈勃常数修订为H=260。1958年,桑德奇指出,哈勃所说的最亮星实际上位于电离氢区,因此要再加上1.8等的星等改进,将哈勃常数降低为H=75。1974~1976年,桑德奇和塔桑又用7种距离指标的方法重新测定哈勃常数,得H=55,竟然只有哈勃的1/10,这也意味着宇宙年龄是原先估计的10倍。这说明,哈勃常数对我们的宇宙模型来说是实在太重要了。因此天文学家一直在使用不同的方法测定哈勃常数。在2006年8月,马歇尔太空飞行中心(MSFC)的研究小组使用“钱德拉”X射线天文台测算哈勃常数为77±15%(Km/s)/Mpc(15%是误差)。2009年5月7日,NASA宣布根据对遥远星系中la型超新星的观测数据,哈勃常数为74.2±4.85(Km/s)/Mpc。欧洲航天局曾在2013年3月21日宣布,根据“普朗克”卫星的测量结果,得出哈勃常数的值为67.80±1.14%(Km/s)Mps。2016年,天文学家利用“哈勃”望远镜把哈勃常数的不确定性降低为2.4%。2017年,一项独立的测量把哈勃常数的不确定性也降低到1.9%,H=74.03,这是使用测光方法得到的前所未有的精度。因此很显然,在整个宇宙演化过程中,哈勃常数是变化的,宇宙膨胀速度并不恒定。

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然而我们发现河外星系的视向退行,也就是星系的红移是客观存在的。于是就有了暗物质和暗能量存在的说词。即使我们观察到太阳系的行星也在渐渐远离太阳,可是与河外星系的退行速度相差甚远。但无论是暗物质也好,暗能量也好,星系退行和行星远离太阳必然是受到相互力的作用。对于河外星系来说,星系中心黑洞产生的磁爆力或喷流力相互排斥而产生相互远离,这样我们在地球上观察,距离我们越远的星系,退行速度就越快。而太阳系的行星远离太阳,主要是受到太阳风的推动和排斥作用。

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我们把黑洞爆炸产生喷流的这种力称为磁爆力或喷流力,作为第五种基本作用力。这种力是一种初步的分析和推理,今后可以通过宇宙探测器飞行到适当远离银河系黑洞的转动轴的正对方向上进行验证。因为这种力的特殊性,在地球上很难发现并实测,但是宇宙之中很多客观现象说明,肯定存在着第五种作用力,而且这第五种作用力非常的强,远远超过了引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力这四种作用力。

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