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决定现代物理和天文学去向的两大事件

已有 641 次阅读 2021-12-5 11:16 |个人分类:暗物质|系统分类:论文交流

①MM实验和光行差的矛盾,否定了以太的存在。以太被否定是必然的,因为人们始终没有付与以太任何物质特性。

②奥伯斯佯谬否定了稳恒态宇宙模型。

鉴于现在现代物理学和天文学进入的混沌状态,这个两个事件有必要进行重新讨论。

杨振宁说过:“理论物理的工作好多是做无用功,在一个不正确的假定下猜来猜去,文章一大堆,结果全是错的。”



19世纪流行着一种以太学说,它是随着光的波动理论发展起来的。由于对光的本性知之甚少,人们套用机械波的概念,想像必然有一种能够传播光波的弹性物质,它的名字叫以太。许多物理学家们相信以太的存在,把这种无处不在地以太看作绝对惯性系,用实验去验证以太的存在就成为许多科学家追求的目标。

地球以每秒30km的速度绕太阳运动,就必须会遇到每秒30km以太风迎面吹来。同时,它也必须对光的传播产生影响。这个问题的产生,引起人们去探讨以太风存在与否。如果存在以太,当地球以太绕太阳公转时,在地球通过以太运动的方向测量的光速应该大于在与运动垂直方向测量的光速。

1887年,阿尔贝特·迈克尔逊和爱德华·莫雷在克里夫兰的卡思应用科学学校进行了测量地球在以太中的速度。利用地球的运动和光速在方向上的不同,从而求得地球相对于以太的绝对速度。实验结果表明,光速在各个方向上没有差异。

根据暗物质正反粒子偶极子理论,正反粒子偶极子具有一定质量,星系牵引一定范围内的正反粒子偶极子运动,太阳系牵引一定范围内的正反粒子偶极子运动,地球牵引一定范围内的正反粒子偶极子运动。在一定范围内,正反粒子偶极子随着地球运动,超过一定的范围后,正反粒子偶极子随着地球速度就存在了一定的速度梯度。再超过一定范围,正反粒子偶极子就不随着地球运动。迈克尔逊-莫雷实验均处于地球全速牵引正反粒子偶极子的范围内,因此观察到的光在各个方向上的传播速度是一样的。

预测与验证:

在空中进行类似试验,人造卫星的高度或空间站的高度已经超过了正反粒子偶极子的牵引范围,因此会出现预期的相对运动

在高铁或飞机上,高铁或飞机无法牵引正反粒子偶极子,因此会出现预期的相对运动

恒星光行差(或称为天文光行差)是指运动着的观测者观察到光的方向与同一时间同一地点静止的观测者观察到的方向有偏差的现象。光行差现象在天文观测上表现得尤为明显。由于地球公转、自转等原因,地球上观察天体的位置时总是存在光行差,其大小与观测者的速度和天体方向与观测者运动方向之间的夹角有关,并且在不断变化。1728年在探测恒星视差时发现了恒星光行差现象,光行差指由于地球运动引起的星光方向细微的变化。地球绕日公转造成的光行差称为周年光行差,其最大值可达20.5″。地球绕太阳公转的速度为30km/s,观测点均在地球全速牵引正反粒子偶极子的范围内,因此,地球绕太阳公转造成的光行差最大可以达到20.5角秒。

根据暗物质正反粒子偶极子理论,太阳系、银河系均分别在一定范围内牵引正反粒子偶极子运动,观测这个范围以外的光线的光行差分别以各自的速度为准。而同样,不同系统会牵引正反粒子偶极子自转(一个系统的自转可能是另一个系统的公转),在一定范围内牵引正反粒子偶极子运动,观测这个范围以外的光线的自转光行差分别以各自的自转速度为准。

预测与验证:

①光行差与暗物质的牵引范围有关,在不同的牵引范围以外的光都可以通过计算确定光行差的值。随着地球、太阳、银河系的距离变化,地球、太阳、银河系的光行差都会变化。



奥伯斯佯谬由德国天文学家奥伯斯于1823年提出,并于1826年修订。若宇宙是穏恒态而且无限的,则晚上应该是光亮而不是黑暗的。在此之前,类似的想法已由开普勒于1610年及夏西亚科斯于十八世纪提出。奥伯斯佯谬又称夜黑佯谬或光度佯谬。

1781年,哲学家伊曼努尔·康德在他的里程碑式的著作《纯粹理性批判》中深入的辨析了宇宙在时间上有无开端、空间上有无极限的问题,他称这个问题是纯粹的二律背反(即矛盾)。他论证道:如果宇宙没有开端,则任何事件前都必有无限的时间,这是荒谬的;而如果宇宙有一个开端,那么宇宙开端前是什么时间呢?康德认为正反两方面都存在令人信服的论据。事实上他的论证基于了一个隐含的假设,即不管宇宙是否存在了无限久,时间都可以无限地倒溯回去。

1826年,奥伯斯指出,一个静止、均匀、无限的宇宙模型会导致如下结论:黑夜与白天一样亮。但实际上夜空却是黑的。理论同观测的这种矛盾称为奥伯斯佯谬。采用天体之间有吸光物质、天体寿命有限或天体有演化、引力常数随距离而变化等都难以解决奥伯斯佯谬。在现代的膨胀宇宙模型里,奥伯斯佯谬不存在。这个矛盾是从观测和理论相联系的角度考虑宇宙的大尺度性质时提出来的。它标志著科学的宇宙学的萌芽。

假如宇宙是穏恒态而无限,而且有无数平均分布的发光星体,则无论望向天上哪一位置都应该见到一粒星体的表面,星与星之间便不应有黑暗的位置,黑夜时整个天都会是光亮的。更确切的表述是,如果宇宙是稳恒,无限大,时空平直的,其中均匀分布着同样的发光体,由于发光体的照度与距离的平方成反比,而一定距离上球壳内的发光体数目和距离的平方成正比,这样就使得对全部发光体的照度的积分不收敛,黑夜的天空应当是无限亮的。

首先,在于光线的传播距离存在严重问题,该理论认为光线能传递无限远,这是错误所在,目前人类能观测的最远光线465亿光年,在光线传播的过程中,会不断地遇到各种星云、尘埃物质,大部分能量被这些物质吸收,然后转变为波长更长的电磁波辐射。星云、尘埃物质时时刻刻吸收可见光,但也时时刻刻以不可见光的形式辐射能量,就像地球一样,一定周期内吸收热量与释放能量相等,不会自主发射可见光。一束光能够传播的距离是有限的,几乎大多数能量会在传递途中被吸收,并以转化为不可见光。

其次,这种观点是将物质、能量和空间混淆,如果没有可见物质,无论光线多强,都是不可见的,空中大多空间是没有可见物质的,因此一片黑暗。

再者,任何的恒星发射光,无论是空间上还是时间上都是非连续的,即在球面上发的光是不连续的,在同一个点发射的光也不会连续的。即在空间上和时间上都是不连续的,因此,任何一个恒星的发光都不能分布在整个宇宙空间。

另外,由于万有引力作用,恒星等星体均是成团成系存在,整个广袤的宇宙空间,恒星相当于整个空间很小,释放的能量也是有限的。而且,远处星光会被宇宙间黑暗的星体,尘埃和气体阻隔,能量被星云等物质吸收,而星云等物质温度极低。星云等物质能量也很难积累,温度很难升高,一直以极低的温度存在,只能通过不可见光向外辐射能量,只有部分折射、散射或反射的光线才是可见的,然而这些物质极其稀疏,达到一定距离后很难可见。

最后,恒星所发的光能量经过长距离传递,能量损失,并且被各种不同星体或星际物质吸收,而这些星体或物质温度较低,只能通过不可见光的形式向外辐射能量。

总之,光线的传播无限远的假定存在问题。光学仪器可观测宇宙930亿光年;而肉眼可观测最远的星系——仙女星系距离地球不到300万光年。因此即使宇宙是穏恒态、无穷大的,夜空也会是一片黑暗。




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