微波背景辐射并非宇宙大爆炸的证据(MP36)
2011-09-29 08:18:53
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             —当代物理主流理论的常识悖论之二十五

                                 作者  苟文俭

【导言】:物理理论的某种命题或观念,如果与它自身涉及的基本事实完全矛盾,又违背了推理的逻辑常规,就称是物理理论的常识悖论。

本文要陈述的,就涉及了当代物理主流理论的第二十五个常识悖论。

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早在上世纪40年代,美国的天才的物理学家乔治·伽莫夫(G.Gamov)、与他的学生一道把相对论引入宇宙学研究后,就提出了热大爆炸宇宙学模型。伽莫夫推断说:宇宙大爆炸后随膨胀降温,在核子与电子结合成中性原子后,那时的光就会一直保留并遗留至今,对此他称是宇宙背景辐射,并推算说今天遗留的宇宙大爆炸光的温度应低于10 K。

在上世纪60年代,美国天文学家彭齐亚斯和威尔逊通过广泛的天文观测发现:在宇宙空间的各个方向,都有相当于3.5K的热辐射。从那以后,科学家们又用了特殊的人造卫星,做了更精确的测量,得到的结果是:宇宙空间各个方向都有与T=2.725 K的普朗克(Planck)黒体辐射谱高度相符的辐射,称是宇宙微波背景辐射,本文也简称是微波背景辐射。

宇宙是在一次大爆炸中创生的宇宙标准模型已是主流,人们自然也都会把上述的微波背景辐射与伽莫夫的宇宙背景辐射相联系,认定了这2.725 K的微波背景辐射,也就是宇宙大爆炸的证据

(二)

认为微观背景辐射来自宇宙大爆炸,其主要依据是如下三点:

1、2.725 K的辐射温度、与伽莫夫的所述的应低于10K的温度一致。

2、由于在不同波段上测量的微波辐射强度,都与2.725 K的黒体辐射谱高度相符,表明辐射源有高度的热平衡,而现实有星系的宇宙不可能是高度热平衡,只有早期宇宙才可能有这种热平衡的辐射源。

3、由于要形成星系,宇宙早期的背景辐射(密度或温度)就应有微小起伏。通过理论家们对观测结果的反复修正,在假定有暗物质暗能量的条件下,精确计算得到的微波背景辐射的温度起伏、与通过卫星观测到的结果完全相符。

在满足哈勃定律形成于多普效应的条件下,主要根据2001年发射的威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)所得到的观测数据,理论家们对伽莫夫的宇宙模型主意有如下修正:

1、今天观测到的微波背景辐射来自宇宙创生约38万年的时期。那时宇宙的温度已降低到了约3000K,光子成分主要是低能的,它们不会被中性原子吸引。

2、宇宙起始于137±2亿年。从38万年至今因宇宙膨胀尺度增大了1100多倍,那时遗留的那些光的波长被同步拉长,温度也就因此从原来的3000K降低到了2.725K。

3、参与宇宙降温膨胀的物质中,有23%的暗物质,73%的暗能量,4%的普通物质。但对这么巨量的暗物质暗能量到底是什么现在不道。

(三)

依照宇宙标准模型的空间膨胀降温,就很容易理解对光传播的如下两点说明:

1、今天我们规定的量度长度的单位量x0、同样也要在宇宙膨胀中做同步变化,测量值始终都还只能是1个单位量。因此对单列光,虽然在宇宙膨胀中波长λ变长了,即λ取值大小仍不改变。即在物理学测量中,光速及其能量取值并不会因λ变化而发生改变。

2、宇宙膨胀降温,只能是宇宙空间体积变大光子密度变小的结果。取宇宙38万年的体积V0、光子能量密度u0、宇宙半径R0,温度T0,今天体积V、光子能量密度u、宇宙半径R,温度T,宇宙膨胀尺度增大了1100多倍,因此有u/u0=(R0/R)^3=1.33×10^-9。

由热学知识,温度T的四次方与能量密度成正比,即有u/u0=(T/ T0)^4,T0取3000K,则可计算得今天的宇宙背景辐射温度应约为18K,而非2.725K。

我们知道:黒体辐射是指对任意波长电磁波的吸收系数为1的理想化存在物(黒体)辐射的电磁波,它涉及的是黒体的电磁能转换规律;而依照宇宙学的主流解释,从初期的高温辐射到今天背景低温辐射,涉及的是电磁能分布问题,它们二者遵循的物理规律完全风马牛不相及,因此今天观测到的微波背景辐射、根本就不是宇宙大爆炸的证据。

(四)

近两年,科学家们在对WMAP数据的处理中还发现:宇宙微波背景辐射具有圆环结构,其中的温度变化比期望值更低,而且宇宙的形状也并非圆球形而是扁形。这表明:宇宙并非如标准模型中宇宙暴涨所说的那样:最初是急剧地各向同性扩散,以后的微波背景辐射的各向异性会完全随机发生;这也就与它是来自一次宇宙大爆炸的预期完全矛盾。

另一方面,由WMAP直接得到的数据并非微波背景辐射温度谱,而是夹角为141度的两根天线产生的差分数据。所谓微波背景辐射的宇宙全景图,都是使用分析WMAP这种差分数据的特定四元数程序、用电脑分析计算绘制的。在电脑程序的分析中,必须有参照点及初始条件(如温度)的输入,也还要消除天文观测的误差。这些往往都是人为的,而且每一个不同的输入,都会有完全不同的结果。如假定程序分析时输入的不是大爆炸后38万年的3000K溫度,是别的什么温度,微波背景辐射溫度就绝对不再是2.725 K,也就不可能正好就是那样的微小起伏。这种结果决定人为输入条件的逻辑过程,就具有了明显的主观意断性,这也就完全违背了唯一性与确定性这样的推理逻辑常规。

由上述说明可知,说微波背景辐射就是宇宙大爆炸的证据,同样这也是当代主流物理中地地道道的常识悖论。

特别说明:对宇宙微波背景辐射的圆环结构及宇宙的扁形状,一些人也用了循环宇宙爆炸、及宇宙爆炸中的时空结构缺陷去理解。但这不仅又带来了更多的其它问题,而且也不再是原来所述的、那种宇宙大爆炸后38万年的情形了。既然观测事实已不再是原来所设想的那般模样,在理解观测事实时,为什么还要死死抱定原来的说法呢?

(五)

在作者创建的IV模型中:现实宇宙沒有暗物质暗能量,真空由量子Q组成,它又组成于一对左、右手性的真空态基元,它们在组成Q时相互传播的也就是电场行为。毎一个真空态基元,它的內部各向同性均优于外部各向同性;这也就是宇宙只有正物质星系的根源。在宇宙学领域,当正物质系统对真空Q系统产生影响时,就会构成真空Q系统吸收与转换电磁能的特定规律。这也正是2.725K的宇宙微波背景辐射的形成根源。对此具体的数量化结果,作者会在以后的文章中做专门介绍。

【特别说明】:对作者所述的当代物理主流理论的常识悖论,本文已是第二十五个了;真诚欢迎感兴趣网友批评斧正作者所有这些认识。尽管物理学最终要依赖于数学,但离开了基本事实的纯粹的数学并不是物理学,而不服从逻辑常规也不可能是数学的正确应用。因此作者的原则是:对物理学的思考,首先是要以无可爭辩的自明的基本事实、以及公认的逻辑常规为依据,而不是使用华丽的数学演绎。

也真诚欢迎邮件联络。作者的E-mail地址是w.j3699@163.com

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