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本文提出一个“暗物质佯谬”。
关于暗物质,搜狗百科的说明为:
“首先,天文学家发现许多星系中都存在额外的看不见的引力源。其次,宇宙学家把宇宙的膨胀速度的大小,跟所有观测到的星系、尘埃、辐射等等物质的总质量放进广义相对论方程里比较,结果发现宇宙的总质量应该远远大于已知物质的总质量。第三,物理学家曾经在计算机中模拟一团原始物质在引力和宇宙膨胀的共同作用下,逐渐聚集成星系的过程。如果假设宇宙中不存在额外的物质,那么模拟结果就和实际的观测对不上。如果假设存在一种大质量的粒子,只参与弱相互作用和引力,不参与其它相互作用的话,并且占宇宙的总质量的比例大概在20%多时,模拟结果就比较理想了。
种种未知现象都迫使天文学家和物理学家提出,宇宙中存在一种”暗物质“。主流观点认为,暗物质是一种大质量、弱相互作用粒子,简称为WIMP。这种粒子不是某类具体的粒子,而是一个总称。满足这个要求的候选粒子不止一种。”
本文关于“暗物质佯谬”的讨论如下:
考察太阳-地球系统。设太阳-地球之间的距离为R,太阳质量为M,地球质量为m(网上数据说,M是m的大约33万倍),地球绕太阳运行的角速度为ω(绕行一圈的周期为1年),万有引力常数为G。根据牛顿第二定律,以下关系式成立,
GMm/R2 = mRω2
也就是,
GM/R2 = Rω2(A式)
以上是从“日心说”角度考虑的;人们知道,在“日心说”之前的古代,所盛行的是“地心说”,古代的天文观察指出,太阳绕地球旋转,角速度也是ω(绕行一圈的周期也是1年)。我相信从运动的相对性角度考虑,这点应该是可以理解的:车向前走,透过车窗看上去等于是窗外的树木在向后走。
仿照以上过程,对于太阳(M)也列出同样的式子,如下:
GMm/R2 = MRω2(太阳,M,受到地球,m,的引力,绕其旋转)
Gm/R2 = Rω2(B式)
对比A式和B式,同样的右侧数据,左侧却不相同!在一个远方的观察者看来,一个明亮的天体(太阳)在做一年周期的旋转运动,圆心处为暗区(地球),看得不是很清楚,根据万有引力定律,圆心处应该存在一个质量为M的天体(根据A式)才对;如果无论如何只测量到了质量m(哪怕把月球质量也算上!),则此处必然存在暗物质了,暗物质为明物质m的大约33万倍。
以上为“暗物质佯谬”。
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GMT+8, 2024-9-27 06:25
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