暗物質“卻在燈火闌珊處”

暗物質“卻在燈火闌珊處”

現代天文學通過引力透鏡、宇宙中大尺度結構形成、天文觀測和膨脹宇宙論研究表明:宇宙的密度可能由約4.9%的重子物質、26.8%暗物質和68.3%的暗能量組成。

我比較愚昧,覺得物質和能量不應該籠統地相加。但宇宙有引力和斥力。因為宇宙在膨脹,姑且認為,斥力大於引力,超過50%。暗能量應該屬於斥力、也就是愛因斯坦的宇宙常數,佔68.3%也是合理的。

按照萬有引力學說,引力是物質固有的屬性,當然4.9%的重子物質、26.8%暗物質都屬於物質的範疇。聯想到夸克的質量只佔到質子質量的5%,暗物質是重子物質的5倍多也說得過去。

根據科學家們的定義,暗物質就是指那些自身不發射電磁輻射、不與電磁波相互作用、不是由質子、中子組成的物質。

1930年代,荷蘭天體物理學家奧爾特指出:為了說明恆星的運動,需要假定在太陽附近存在著暗物質。1932年,美國加州工學院的瑞士天文學家弗里茲·茨維基從室女星系團諸星系的運動觀測中,發現看得見的星系只佔總質量的1/300以下,而99%以上的質量是看不見的。星系外側恆星的公轉速度較牛頓引力理論預期的快,推測需有星系所有恆星質量的100倍以上的質量,才能拉住星系外側的星球,使星系不致於分崩離析。

李政道在《物理的挑戰》中說,一個星系的發光半徑為15千秒差距。但是,30千秒差距處的恆星依然在高速運動。967個星系都是如此。所以有暗物質在起引力作用。

1970年代,科學家們根據對許多星系之間的引力效果的觀測發現,常規物質不可能具有如此大的引力,因此暗物質的存在理論被廣泛認同。

科學家們還說。暗物質促成了宇宙結構的形成。如果沒有暗物質。就不會形成星系、恆星和行星,更談不上今天的人類。暗物質到處都有。就連地球和月球之間也有大量的暗物質。

尋找暗物質粒子、研究暗能量的物理本質、探索宇宙起源及演化的奧秘的研究已成為21世紀天文學和物理學發展的一個重要趨勢。各種暗物質理論如雨後春筍般湧現。

但是,上窮碧落下黃泉,兩處茫茫皆不見。時至今日,科學家們依然沒有找到軸子、中性子和大質量弱相互作用粒子(WIMP)。相反,卻發現了螺旋星系NGC 4736的公轉不需要暗物質,完全依靠可見物質的引力也能解釋。

究竟有沒有暗物質?

科學家們說有。我也說有。

但,它們在哪裡呢?

“眾人尋他千百度。驀然回首,那人卻在燈火闌珊處。”

我的觀點,暗物質一部分在低溫原子裡,因為太暗沒有被探測到;一部分在高溫原子裡,因為太遠沒有被探測到;一部分在超高溫原子裡,因為太小不被承認;還有一部分是沒有形成原子的準物質,因為沒有質量不被看好。總之,暗物質在物質裡,在旋渦裡。

看到這個答案,相信許多人都會搖頭反對。那就聽我說一說。前三種暗物質是科學家們提出來的,已經有了解釋,不再贅述,只說說第四種。

我們都知道太陽系98%的質量都集中在中心的太陽上,行星、衛星、小行星加起來只佔2%,因為確實不發光,就都算是暗物質吧。原子也是如此,98%的質量都集中在原子核上,核外電子、光子加起來只佔2%,也不能算暗物質,當然沒有暗物質的位置。但是,科學家們也告訴我們:質子是由夸克組成的。而且,夸克的質量只佔所在質子質量的5%。質子質量的95%是什麼?科學家們並不知道。質子質量的這95%不就是暗物質嗎?

以此類推,原子裡的暗物質佔95%?太陽系裡的暗物質佔93%?銀河系裡的暗物質佔幾%?宇宙裡的暗物質佔幾%?

暗物質是什麼呢?我的答案是:暗物質是準物質,或者叫候補物質。既然暗物質沒有質量只有引力,用天體測量方法尋找暗物質粒子的做法就是徒勞的。用粒子對撞機也撞擊不出來暗物質粒子。

為什麼會有暗物質呢?

回過頭來再看看牛頓的引力定律,天體質量裡會含有暗物質嗎?

首先,回憶一下牛頓的觀點。他在《自然哲學的數學原理》中寫道:“重力必定是由某種動因引起的。而這種動因總是依照某些規律來發生作用。至於這種動因是物質的抑或是非物質的,我只能留待讀者去思考。”

絕大多數的科學家按照牛頓的引力定律思考的結果是:“重力的動因是物質的”、“萬有的”。牛頓很無奈。既然“重力的動因是物質的”,重力是物質的固有秉性,豈不是違反了牛頓的運動三定律?宇宙的第一推動力還怎麼研究呢?

是的。既然“重力的動因是物質的”,暗能量的動因也應該是物質的。物質產生引力,引力吸引物質,也就是物質互相吸引,最終物體越來越大,然後坍縮成黑洞。但物質來自哪裡呢?為什麼太陽裡的物質互相吸引,而柯伊伯帶的小行星卻各自為政呢?人們迷茫了。

而我思考的結果是:重力的動因是非物質的、外來的、旋渦裡的。

聽我講講旋渦吧!旋渦裡有旋聚力和排斥力,也可以叫向心力和離心力或者叫引力和斥力。重力或者引力是旋渦裡的一種旋聚力。引力與斥力一起作用,把絕大部分物質旋聚到中心,形成球狀物體;還能把外圍物質旋聚在旋臂上。旋渦裡的物質承受著旋渦裡引力和斥力的雙重作用,不由自主地做著螺旋運動。等角螺旋線就是旋渦裡物質分佈的最佳描述。牛頓的引力公式只是表述了旋渦外圍的一種近似的物質運動狀態。旋渦中心和邊緣的物質運動狀態需要另外的計算公式去表述。

牛頓的引力公式表明:中心天體與某個外圍天體之間的引力與中心天體、某個外圍天體的質量的乘積成正比。但在有些地方,沒有中心天體,外圍的天體照樣圍繞中心旋轉。牛頓的引力理論無法解釋這種現象,只好增加“暗物質”。按照旋渦理論,中心天體可以沒有質量,外圍天體不是繞著中心天體運動,而是繞著旋渦中心運動。有時外圍天體甚至可以替代中心天體。這叫“替天行道”。

再說說物體的運動系統。一輛車子運動了,就會拖曳塵土和空氣一起運動。但一般不把塵土和空氣的質量計算在車子的系統質量內。空氣看不見,可以叫做暗物質。愛因斯坦認為,物體的質量隨著速度的增加而增加也是同一個道理。只是人們不容易接受罷了。如果我認為每個運動的物質系統裡都有暗物質。你能夠接受嗎?在太陽系裡,星球之間空空的空間裡除了原子之外,還有暗物質。恐怕這個觀點更難以讓人接受了。但這牽涉到物質的起源。

科學家們是篤信萬有引力定律的,迷信物質具有引力。用萬有引力公式計算地球系、太陽系、銀河系的質量、距離,但與天文觀察的結果偏差越來越大。就拿銀河系的質量來說吧,測量的結果從最輕的8000億個太陽質量,到最重的1.5萬億個太陽質量。翻了一番。並且,銀河系恆星總質量大約為太陽質量的500億倍。雖然矛盾重重,但科學家們不敢越雷池一步,更不敢顛覆萬有引力定律,只有修修補補,勉強湊合。於是逼出來個暗物質概念。

如果科學家們大膽地摒棄“重力的動因是物質的”、“萬有的”的信條,暗物質問題就迎刃而解了。