简单而轻松的重大突破：暗物质不存在！

星系旋转曲线（RC）是星体围绕星系的旋转速度和该星体与星系中心之间的距离的关系曲线。1939年，巴布科克研究了M31的RC，发现星系外部的自转速度几乎恒定（Babcock, H. W. , 1939）。此后，Oort（1940）和Volders（1959）分别对NGC 3115和M33的RC进行了研究，也得出了类似的结论。随着观测数据的不断积累，美国天文学家Vera Rubin于1980年发表了一篇具有深远影响的论文，证实了在超过100个星系中，均观测到星系外围星体的绕转速度基本保持不变（Rubin, V. C. ,  Ford, W. K. J. , &  Thonnard, N. , 1980）。由于星系的核心区域质量非常密集，其旋转可以近似看作刚体旋转，因此旋转速度会随着旋转半径的增大而快速增大。在离开了星系核心的密集区域后，根据牛顿引力定律预测，恒星与星系中心的距离越远，其绕转速度就会越小。然而，实际的观测结果却显示，星系边缘区的恒星旋转速度并没有如预期地减小，反而呈现出一种趋于相对稳定状态的旋转曲线，这种特征被人们称为“平坦旋转曲线”（如图1所示）。实际观测和理论预期的星系旋转曲线不一致的现象引起了广泛的关注，各种解释纷纷涌现。

最早提出并被大多数天文学家所接受的一种解释是暗物质模型（Oort, J.H.,1932; Zwicky, F., 1933; Smith, S.,1936; Oort, J.H., 1940; Kahn, F. D. , &  Woltjer, L.,1959; Begeman，K.G. et al ,1991；Sofue, Y. & Rubin, V., 2001; Chemin L., et al , 2011）。该模型假设存在一种不可见的物质，它们呈球形包围着螺旋星系的可见星系盘，构成了所谓的暗物质晕。这些暗物质的总质量大于可见的星系盘，因此为星系边缘的恒星提供了额外的引力，防止了旋转速度的下降。然而，尽管许多实验都在努力寻找这种仅通过引力相互作用、不参与电磁相互作用的暗物质粒子，但至今尚未有任何确切的探测结果。此外，暗物质假说虽然可以大致解释星系旋转曲线的观测结果，但无法解析其中的细节。因此，暗物质假说仍然存在许多争议。为了不引入有争议的暗物质，Milgrom（1983）提出一种修改牛顿动力学即MOND 理论（modified Newtonian dynamics）。该理论认为，引力的强度会在不同的尺度上发生变化，并假设当引力加速度小于一个特定的阈值时，牛顿引力定律就需要被MOND替代（Robert , H. & Stacy, S.，2002）。尽管这种理论在某些方面表现出色，例如能够很好地拟合星系旋转曲线，解释质量随光度的分布，但是它主要是基于数学形式上的修正，并没有提供对具体作用机制的解释。此外，它缺乏坚实的物理学理论基础，对其他现象的解释也显得牵强附会，因此许多人对其持保留态度。

最近，中国科学院华南植物园的曾纪晴博士提出了一个极其简单的“对称环状星系模型”（SRG模型）巧妙地解释了长期困扰天文物理学界的星系旋转曲线观测结果与预期结果不一致的问题。曾纪晴博士认为，之所以会出现所谓的星系旋转曲线问题，主要是因为人们采用了错误的星系模型和错误的计算方法，即没有考虑到星系中恒星的对称分布，也没有考虑到不同区域的恒星之间的相互作用，错误地把星系中心作为星系的质心，并认为恒星所受引力等于它与星系质心之间的万有引力，导致按照牛顿万有引力定律计算的星系外围恒星的绕转速度比实际观察到的要小很多。按照曾纪晴博士提出的“对称环状星系模型”（SRG模型），根据牛顿万有引力定律进行星系中间区域（B区）和星系外围区域（C区）的受力分析，对其受力进行矢量和计算，而不是以星系质心质量与星系恒星质量进行引力计算，就能对实际观察的星系旋转曲线进行合理解释。比如B区的恒星不仅受到A区（核心区）的引力作用，还要受到C区恒星的引力作用，因此B区恒星的综合受力应该是它受到A区（核心区）的引力作用减去C区恒星对它的引力。而C区恒星的综合受力应该是它受到A区（核心区）的引力作用加上B区恒星对它的引力。此消彼长之后B区和C区恒星受到的综合引力就相差不大了。这样，它们绕星系中心旋转的速度自然就相差不大了。

可见，真正出现问题的并不是牛顿万有引力定律本身，而是人们经常会在应用它时出现错误。由于天文学家们犯了一个极其简单而愚蠢的错误，得出了一个错误的理论预期，才导致了无中生有的所谓的“星系旋转曲线问题”，从而引入了困扰物理学界的“暗物质”。

曾纪晴博士对星系旋转曲线的成功解释，让暗物质假说和MOND等理论失去了其立论基础，这些理论的正确性必将受到严重的质疑和挑战。该研究为解决物理学问题的方法论提供了重要的启示和反思。某些物理学的问题往往是因为一些想当然的、简单而愚蠢的错误造成的。因此，物理学的突破往往并不需要很深奥的物理学知识，只需要把这些简单的错误找出来就行了。

现在，星系旋转曲线问题就这样简单而轻松地解决了，困扰物理学界的“暗物质”问题自然迎刃而解。建立在虚无缥缈的“暗物质”之上的物理学大厦已经摇摇欲坠了，这就看您是否有勇气面对它的轰然倒塌了。

“A Symmetrical Ring Galaxy (SRG) model explains the rotation curve of galaxies.”论文近日刚刚线上发布于加拿大科学与教育中心(CCSE) 网站“应用物理学研究”杂志。原文获取https://ccsenet.org/journal/index.php/apr/article/view/0/49380。DOI:10.5539/apr.v15n2p110