―當(dāng)代物理主流理論的常識(shí)悖論之二十五 作者 茍文儉 【導(dǎo)言】:物理理論的某種命題或觀念,如果與它自身涉及的基本事實(shí)完全矛盾,又違背了推理的邏輯常規(guī),就稱是物理理論的常識(shí)悖論。 本文要陳述的,就涉及了當(dāng)代物理主流理論的第二十五個(gè)常識(shí)悖論。 (-) 早在上世紀(jì)40年代,美國(guó)的天才的物理學(xué)家喬治?伽莫夫(G.Gamov)、與他的學(xué)生一道把相對(duì)論引入宇宙學(xué)研究后,就提出了熱大爆炸宇宙學(xué)模型。伽莫夫推斷說:宇宙大爆炸后隨膨脹降溫,在核子與電子結(jié)合成中性原子后,那時(shí)的光就會(huì)一直保留并遺留至今,對(duì)此他稱是宇宙背景輻射,并推算說今天遺留的宇宙大爆炸光的溫度應(yīng)低于10 K。 在上世紀(jì)60年代,美國(guó)天文學(xué)家彭齊亞斯和威爾遜通過廣泛的天文觀測(cè)發(fā)現(xiàn):在宇宙空間的各個(gè)方向,都有相當(dāng)于3.5K的熱輻射。從那以后,科學(xué)家們又用了特殊的人造衛(wèi)星,做了更精確的測(cè)量,得到的結(jié)果是:宇宙空間各個(gè)方向都有與T=2.725 K的普朗克(Planck)?體輻射譜高度相符的輻射,稱是宇宙微波背景輻射,本文也簡(jiǎn)稱是微波背景輻射。 宇宙是在一次大爆炸中創(chuàng)生的宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型已是主流,人們自然也都會(huì)把上述的微波背景輻射與伽莫夫的宇宙背景輻射相聯(lián)系,認(rèn)定了這2.725 K的微波背景輻射,也就是宇宙大爆炸的證據(jù)。 (二) 認(rèn)為微觀背景輻射來自宇宙大爆炸,其主要依據(jù)是如下三點(diǎn): 1、2.725 K的輻射溫度、與伽莫夫的所述的應(yīng)低于10K的溫度一致。 2、由于在不同波段上測(cè)量的微波輻射強(qiáng)度,都與2.725 K的?體輻射譜高度相符,表明輻射源有高度的熱平衡,而現(xiàn)實(shí)有星系的宇宙不可能是高度熱平衡,只有早期宇宙才可能有這種熱平衡的輻射源。 3、由于要形成星系,宇宙早期的背景輻射(密度或溫度)就應(yīng)有微小起伏。通過理論家們對(duì)觀測(cè)結(jié)果的反復(fù)修正,在假定有暗物質(zhì)暗能量的條件下,精確計(jì)算得到的微波背景輻射的溫度起伏、與通過衛(wèi)星觀測(cè)到的結(jié)果完全相符。 在滿足哈勃定律形成于多普效應(yīng)的條件下,主要根據(jù)2001年發(fā)射的威爾金森微波各向異性探測(cè)器(WMAP)所得到的觀測(cè)數(shù)據(jù),理論家們對(duì)伽莫夫的宇宙模型主意有如下修正: 1、今天觀測(cè)到的微波背景輻射來自宇宙創(chuàng)生約38萬年的時(shí)期。那時(shí)宇宙的溫度已降低到了約3000K,光子成分主要是低能的,它們不會(huì)被中性原子吸引。 2、宇宙起始于137±2億年。從38萬年至今因宇宙膨脹尺度增大了1100多倍,那時(shí)遺留的那些光的波長(zhǎng)被同步拉長(zhǎng),溫度也就因此從原來的3000K降低到了2.725K。 3、參與宇宙降溫膨脹的物質(zhì)中,有23%的暗物質(zhì),73%的暗能量,4%的普通物質(zhì)。但對(duì)這么巨量的暗物質(zhì)暗能量到底是什么現(xiàn)在不道。 (三) 依照宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型的空間膨脹降溫,就很容易理解對(duì)光傳播的如下兩點(diǎn)說明: 1、今天我們規(guī)定的量度長(zhǎng)度的單位量x0、同樣也要在宇宙膨脹中做同步變化,測(cè)量值始終都還只能是1個(gè)單位量。因此對(duì)單列光,雖然在宇宙膨脹中波長(zhǎng)λ變長(zhǎng)了,即λ取值大小仍不改變。即在物理學(xué)測(cè)量中,光速及其能量取值并不會(huì)因λ變化而發(fā)生改變。 2、宇宙膨脹降溫,只能是宇宙空間體積變大光子密度變小的結(jié)果。取宇宙38萬年的體積V0、光子能量密度u0、宇宙半徑R0,溫度T0,今天體積V、光子能量密度u、宇宙半徑R,溫度T,宇宙膨脹尺度增大了1100多倍,因此有u/u0=(R0/R)^3=1.33×10^-9。 由熱學(xué)知識(shí),溫度T的四次方與能量密度成正比,即有u/u0=(T/ T0)^4,T0取3000K,則可計(jì)算得今天的宇宙背景輻射溫度應(yīng)約為18K,而非2.725K。 我們知道:?體輻射是指對(duì)任意波長(zhǎng)電磁波的吸收系數(shù)為1的理想化存在物(?體)輻射的電磁波,它涉及的是?體的電磁能轉(zhuǎn)換規(guī)律;而依照宇宙學(xué)的主流解釋,從初期的高溫輻射到今天背景低溫輻射,涉及的是電磁能分布問題,它們二者遵循的物理規(guī)律完全風(fēng)馬牛不相及,因此今天觀測(cè)到的微波背景輻射、根本就不是宇宙大爆炸的證據(jù)。 (四) 近兩年,科學(xué)家們?cè)趯?duì)WMAP數(shù)據(jù)的處理中還發(fā)現(xiàn):宇宙微波背景輻射具有圓環(huán)結(jié)構(gòu),其中的溫度變化比期望值更低,而且宇宙的形狀也并非圓球形而是扁形。這表明:宇宙并非如標(biāo)準(zhǔn)模型中宇宙暴漲所說的那樣:最初是急劇地各向同性擴(kuò)散,以后的微波背景輻射的各向異性會(huì)完全隨機(jī)發(fā)生;這也就與它是來自一次宇宙大爆炸的預(yù)期完全矛盾。 另一方面,由WMAP直接得到的數(shù)據(jù)并非微波背景輻射溫度譜,而是夾角為141度的兩根天線產(chǎn)生的差分?jǐn)?shù)據(jù)。所謂微波背景輻射的宇宙全景圖,都是使用分析WMAP這種差分?jǐn)?shù)據(jù)的特定四元數(shù)程序、用電腦分析計(jì)算繪制的。在電腦程序的分析中,必須有參照點(diǎn)及初始條件(如溫度)的輸入,也還要消除天文觀測(cè)的誤差。這些往往都是人為的,而且每一個(gè)不同的輸入,都會(huì)有完全不同的結(jié)果。如假定程序分析時(shí)輸入的不是大爆炸后38萬年的3000K?度,是別的什么溫度,微波背景輻射?度就絕對(duì)不再是2.725 K,也就不可能正好就是那樣的微小起伏。這種結(jié)果決定人為輸入條件的邏輯過程,就具有了明顯的主觀意斷性,這也就完全違背了唯一性與確定性這樣的推理邏輯常規(guī)。 由上述說明可知,說微波背景輻射就是宇宙大爆炸的證據(jù),同樣這也是當(dāng)代主流物理中地地道道的常識(shí)悖論。 特別說明:對(duì)宇宙微波背景輻射的圓環(huán)結(jié)構(gòu)及宇宙的扁形狀,一些人也用了循環(huán)宇宙爆炸、及宇宙爆炸中的時(shí)空結(jié)構(gòu)缺陷去理解。但這不僅又帶來了更多的其它問題,而且也不再是原來所述的、那種宇宙大爆炸后38萬年的情形了。既然觀測(cè)事實(shí)已不再是原來所設(shè)想的那般模樣,在理解觀測(cè)事實(shí)時(shí),為什么還要死死抱定原來的說法呢? (五) 在作者創(chuàng)建的IV模型中:現(xiàn)實(shí)宇宙?有暗物質(zhì)暗能量,真空由量子Q組成,它又組成于一對(duì)左、右手性的真空態(tài)基元,它們?cè)诮M成Q時(shí)相互傳播的也就是電場(chǎng)行為。?一個(gè)真空態(tài)基元,它的?部各向同性均優(yōu)于外部各向同性;這也就是宇宙只有正物質(zhì)星系的根源。在宇宙學(xué)領(lǐng)域,當(dāng)正物質(zhì)系統(tǒng)對(duì)真空Q系統(tǒng)產(chǎn)生影響時(shí),就會(huì)構(gòu)成真空Q系統(tǒng)吸收與轉(zhuǎn)換電磁能的特定規(guī)律。這也正是2.725K的宇宙微波背景輻射的形成根源。對(duì)此具體的數(shù)量化結(jié)果,作者會(huì)在以后的文章中做專門介紹。 【特別說明】:對(duì)作者所述的當(dāng)代物理主流理論的常識(shí)悖論,本文已是第二十五個(gè)了;真誠(chéng)歡迎感興趣網(wǎng)友批評(píng)斧正作者所有這些認(rèn)識(shí)。盡管物理學(xué)最終要依賴于數(shù)學(xué),但離開了基本事實(shí)的純粹的數(shù)學(xué)并不是物理學(xué),而不服從邏輯常規(guī)也不可能是數(shù)學(xué)的正確應(yīng)用。因此作者的原則是:對(duì)物理學(xué)的思考,首先是要以無可?辯的自明的基本事實(shí)、以及公認(rèn)的邏輯常規(guī)為依據(jù),而不是使用華麗的數(shù)學(xué)演繹。 |
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