宇宙学批判与质疑：正反物质同存的C宇宙模型中星系团的运动

复旦大学倪光炯教授指出，在相对论量子力学中，负能量是不可避免的，负能量的出现反映了反粒子存在。牛顿“万有引力定律”需要扩展为既有吸引也有排斥的相互作用。

                                                    （1）

其中负号适用于和都是同类物质的情形，而正号适用于正反物质之间。就是说，正反物质间是斥力而非引力。

倪教授还指出，在相对论量子力学中，无论是Dirac方程或Klein-Gordon方程，都具有“质量反演对称性”。即我们称自己为正物质并非绝对的，只有相对的意义。（[10]倪光炯，陈苏卿. 高等量子力学，上海：复旦大学出版社，2004，417-421）

对同时包含正、反物质，物质间“同性相吸，异性相斥”的宇宙，引力质量与惯性质量相等的等效原理不再成立。作为一种引力理论的广义相对论不再适用于同时有正、反物质的宇宙。描述宇宙物质运动的动力学仍用经典力学，时空整体是平坦的。

在电磁相互作用中，正、负离子相吸，形成规则排列的晶体结构。在“同性相吸，异性相斥”质量相互作用中，正、反物质各自“同性相吸”形成正、反星系团；“异性相斥”形成类似正、负离子相间分布的格局。不同处是，正、负离子相吸遇到核力阻挡形成稳固的晶体结构；正、反星系团相斥，致使宇宙整体发生加速性膨胀。

宇宙看成由正、反物质团作正、反“分子”构成的“气体”。正、反“分子”相间分布产生斥力。宇宙（总星系）中每个“分子”间“斥力-引力”势能可由下式计算。

计算中假定：1）“分子”的质量均相等，2）正反“分子”数量相等。由此，任一分子的位能

（求和中除去 一项）。其中             （2）

式中，为“分子”质量；为与另一“分子”的距离。

这团“气体”中正、反“分子”间，因“同性相吸，异性相斥”，自动形成正反“分子”在空间中相间排列的分布。为计算这团气体中“分子”的“斥力-引力”势能，按固体物理中晶体内一个离子的总电势能，可表示为它与距离最近的另一个离子的电势能的A倍。对各类离子晶体马德隆常数A通常在1.5~2.6间。（[11]谢希德,方俊鑫. 固体物理学（上册），上海：上海科学技术出版社，1964，76-79）

为简单起见，按正反“分子”如氯化钠晶体中正负离子分布的模式计算

     ≈              （3）

式中R₀为临近“分子”间距。与离子晶体的点阵能的情况类似， A为马德隆常数，A≈1.7。

          由计算“宇宙压强”。 。   （4）

“宇宙压强”P是负的。这团气体若在封闭容器中，不论容器有多大，容器中各处的分子密度必然是相同的。这团气体若没有容器约束，就会向四周扩散。下面是假定分子质量不变情况下的近似描述。在球对称状态下，可压缩流体的流体力学方程组为：

                       （5）

物态方程为：

                            （6）

对这团向真空中膨胀的气体，我们关心的是膨胀达稳定状态后的运动。求得膨胀加速演化曲线形态如图4中的曲线b。

图4.尺度时间演化曲线。减速膨胀曲线a的时间回溯必定与R＝0的时间轴相交于被称为宇宙创生时刻的t1，而加速膨胀曲线b可以不与时间轴相交。

膨胀达稳定态后物质密度随距气体团中心距离的增大按下式减小：（[12]池顺良. 宇宙学的一个新假说，鹤壁：河南省鹤壁市革委科委出版，1978年，4期，9-15） http://blog.sciencenet.cn/blog-51667-351380.html

                                                  （7）

这团从一个体积相对较小的“气团”，大倍率膨胀形成的球状“大气团”中的物质密度（“分子”）分布，中央区域相对均匀，周边逐渐稀疏。我们银河系的位置在中心的几率很小。在可观测得更远的望远镜问世后，可能发现不同方向物质密度有系统性的差别，由此，可望发现银河系在总星系中的位置。也许我们能够知道总星系这级宇宙的尺度有多大。

在既有引力，也有与之相当斥力的宇宙中，时空整体就是平坦的。当然也就没有所谓的“平坦性疑难”。

下面，具体计算星系团间的斥力势能能够为总星系中作膨胀运动的星系团，提供多大的退行速度。

若正、反星系团中心间距为128Mpc，宇宙物质平均密度 ≈ 6×10^-30gcm^-3,星系团质量

Mpc＝3.086×10²⁴cm，G＝6.672×10^-8cm³g^-1s^-2。

  由公式                                    （8）

由（8）式计算“分子”具有的位能完全转化为“分子”的膨胀速度

＝4.6×10³km/s。

考虑膨胀早期R₀更小，假设只有目前的1/3000，此时宇宙物质密度也仅每立方米10¹¹个氢原子。星系团的膨胀速度可达到＝2.5×10⁵km/s ，已接近光速。

    “分子”的膨胀和加速，由正反物质间相斥势能推动，对于观测到星系退行能达到的速率，数量上是够的。

推动这团“气体”膨胀加速运动的力，随“分子”吸积质量加大、距离增大而变化。而“分子”的吸积、合并过程很复杂，要描述这团气体正反“分子”的生长、合并，以及同时加速膨胀运动的演化过程，难以解析计算。要用数值模拟方法演示演化过程。是个大的科学计算工程。

若总星系的总质量M ≈1×10⁵⁶g（[1] 293.），总星系中现在的“分子”（正、反超星系团）数量约2.5×10⁵个。我们的银河系所在的正物质超星系团，是这25万个正、反超星系团中的一个。