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认识宇宙（之二） 32年前一个预言膨胀加速的宇宙模型

已有 5037 次阅读 2010-8-9 17:15 |个人分类:宇宙学|系统分类:论文交流| 万有引力, 反物质, 宇宙加速膨胀, “大爆炸”宇宙学

认识宇宙（之二） 32年前一个预言膨胀加速的宇宙模型

0. 前言

中学时代就对自然充满好奇，订阅了《科学画报》。这是上海办得很好的一份科普杂志，经常刊登介绍前沿科学问题的文章。这份杂志让中国几代年轻人对科学充满热情。

大学四年级，从数、理课程中充实了一些知识就开始思考一些问题。1962年写了一篇“红移、热寂及等级宇宙”的文章，投到报刊。此文有幸送到著名天体物理学家戴文赛先生手上。戴先生写下了几条意见：

1.本文创造性强，叙述清楚生动，作者今后可成为优秀的理论工作者。

2.本文的主要论点―宇宙间纯由正物质或反物质构成的天体（或天体系统）的存在－目前还未得观测的证明，因此全文大部分还是猜测性、想象性的叙述。在这种基础上提出一个新的宇宙论，最好能先以一篇科学论文（列举足够的事实根据、数字，进行理论分析－公式、方程）出现，然后再在报章上介绍。

接着。戴先生又写了天文上一些与此问题有关的值得注意的新发现，供我参考。

对一个完全不熟悉科学研究方法的年轻大学生对宇宙的遐想，戴先生却能如此循循善诱，既给予热情的鼓励，又提供参考意见，诲人不倦的精神令人终生难忘。

当时宇宙学确定的主要观测事实是宇宙（实则是总星系）总体在膨胀。对于一个由“万有引力”支配的物质系统的整体膨胀，宇宙学只有用一次初始“大爆炸”来解释了。但这又引出了“宇宙年龄”苦短，甚至容不下恒星演化所需时间的矛盾。此外，大爆炸如何解释宇宙总体上呈现均匀分布的格局也是让人百思不得其解的事（此时还没有提出宇宙“暴涨”概念）。另一个疑问是宇宙的对称性。为什么在粒子物理中完全对称的正、反粒子世界，在宇观世界中却得不到反映。－似乎我们所处的宇宙完全由正物质组成而没有反物质的地位，这是真的吗？凭人类现有的观测手段敢肯定我们没有反物质邻居？

自然界的4种力中，万有引力和库仑力是长程力。库仑力决定着分子等宏观物质的结构，万有引力是决定着星系及宇宙结构。库仑力既有吸引又有排斥，但万有引力却只有吸引没有排斥。总觉得这里有点不对劲。

在经过一番思考后我构建了一个正反物质对称，同类物质相吸、异类物质相斥的宇宙模型。这个模型可以自动导出宇宙膨胀及膨胀的加速而无须“大爆炸”也无须“暗能量”；得到了由星系平均质量和平均间距计算哈勃常数的表达式；所谓“宇宙压强”的大小以及膨胀的加速因子。

当时的天文观测没有能力分辨膨胀是减速还是加速；也没有观测到反物质星系存在的证据（寻找湮灭过程的 γ 射线，而没有找到，结论是：在数千万光年范围内没有反物质星系存在。若在更远的地方有这种湮灭发生，由于它的信号太弱而没有被发现是不能排除的。）；也没有正、反物质间是吸引还是排斥的判决实验。这个宇宙学的新假说未获得更多观测和实验证据支持，在我心里逐渐就被搁置了。

1975年调到地震办公室后，就全心投入对地球科学的学习和思考。主要精力都花费在钻孔应变仪研制上了，只是有时仍会关心一下宇宙学的进展。

随着天文观测技术的进步，人类的视野更宽、更深了。1998-1999年发现宇宙膨胀加速给“大爆炸”宇宙学带来极大冲击。恒星和星系的年龄比宇宙大的“年龄矛盾”等一系列问题在迫使宇宙学重新思考，问题究竟出在何处。

多年没有接触这个领域，应该是没有什么发言权的。但回想这个32年前的假说既然能够预见宇宙加速膨胀和正反物质基元团间距的周期性，其中也许就包含了某些合理的成分，因而在这里公布于众。

这是一个非天文物理专业毕业的年轻工科大学生的习作，错误之处一定不少，还恳请各位专家批评指教。

下面就是这篇发表在内部刊物《鹤壁科技》上“宇宙学的一个新假说”的复印本。

为叙述方便，本人提出的这个模型以后简称为“C宇宙模型”。

〔注〕宇宙学研究都以爱因斯坦广义相对论和引力场方程为框架。但在这个宇宙模型中，由于同性相吸异性相斥的相互作用，“等效原理”不再成立。描述只能在平直时空中暂用牛顿力学来分析。

1. “宇宙学的一个新假说”一文的复印件。