「暗物質」及「暗能量」
作者:張嘉年E-mail:tai_ning@163.com
「暗能量」及「暗物質」
「暗能量」(dark energy),簡單的說就是與「宇宙萬有引力」完相反的「(反)宇宙萬有斥力」簡稱「反引力」(antigravity force).
早在90多年前,愛因斯坦就推論出「反引力場」(antigravity field)的存在,他稱為「宇宙學常數」(cosmological constant),亦稱為「宇宙項」,符号為L. 因為有「宇宙學常數」的「反引力」平衡「引力」,故愛因斯坦認為本宇宙是「靜态平衡」的,後因發現「哈柏定律」(Hubble’s law)證明「本宇宙」并非「靜态」的「平穩不變」,而是「動态」的「膨脹」,同時當時在科技上,亦根本無法證明「宇宙學常數」這個「反引力場」的存在,而且,後來又發現宇宙中有非常多的「黑洞」(black hole),因為「黑洞」具有「強大引力」,而「大型黑洞」甚至能吸入百億個「太陽」. 由于有這麼多的「黑洞」存在,且「黑洞」又能擁有如此「巨大的質量」,因此足以證明「宇宙」不但會「膨脹」又會「收縮」, 絕不是愛因斯坦所認為本宇宙是「靜态平衡」的,,因此,愛因斯坦最終以認錯收場,并收回了「宇宙學常數-L」的理論,但近年來卻發生了大翻盤.
1998年宇宙科學家發現「Ⅰa型超新星」(type Ⅰa supernova)釋出的「紅移」(red shift)正不斷在拉長,這代表本宇宙正在「加速膨脹」(accelerative inflaton),是什麼「力量」能把整個龐大的「本宇宙」加速往外拉, 這必然是一股遠大于整個本宇宙「引力場」的強大「反引力場」,宇宙科學家,并因此推算出本宇宙早于50億年前就已開始「加速膨脹」,且這股超強大「反引力場」不但碓實存在,還完全包圍着「本宇宙」. 根據2001年NASA發射的「威金森微波異向探測器」(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe),簡稱「WMAP衛星」(見下表,圖)藉其高精密的分辨率(Resolving power)已推算出這個超強「反引力場」的能量為「本宇宙」已知物質「總重量(能量)」的15.7倍,因此美國宇宙學家M.Turner為這個超強「反引力場」取了個新名字,就叫作「暗能量」(dark energy),
「暗物質」(dark matter)為結合-恒星, 星系,及超星系團的「不可見物質」(invisible matters), 甚至就存在你我身邊,而無法為人發覺. 宇宙中有各種不同能量層級的「暗物質」.「暗物質」即前述各層級「微子」(字尾加ino的粒子)加上「超粒子」(字頭加S的粒子)的「超對稱伴随子」總稱. 且「暗物質區」亦為「10維時空」之間的「能量轉換區」. 「暗物質」一詞的定義,最早于1933年,由瑞士美籍天文學家-弗利茲.瑞基(Fritz Zwick) 首先提出, 後再經過荷蘭天文學家強. 歐特(Jan Oort)于1950年, 推論出太陽系最外圍有「歐特雲」的籠罩, 自此「暗物質」理論, 得到天文學界的廣泛認同,最後直到1990年代才獲碓認.
下表為WMAP衛星2008年3月所觀測的最新宇宙數據
| 可見宇宙的年齡 |
137億歲(±1.2)億歲 |
| 普通物質(ordinary matters)比率 |
4.6% |
| 暗物質(dark matter)比率 |
23.3% |
| 暗能量(dark energy)比率 |
72.1% |
| 哈伯常數(Hubble constant) (即宇宙膨脹速度的常數值) |
70.1(±1.3)公裡/秒/百萬秒差3.26光年 |
| 宇宙放晴- 即原子形成的宇宙時間 |
宇宙大霹靂後37.6萬年 |
| 宇宙是近乎平坦的 |
故可觀測137億光年宇宙,僅宇宙的小部份 |
| WMAP衛星全名: |
「威金森微波異向探測器」: Wilkinson Microwave Anisotropy Probe |
注:超弦理論中與「暗能量」及「宇宙常數L」同意義的場:
1.反德西特空間(anti-de-Sitterspace)
2.反對稱張量場(antisymmetrical tensor scalar field)
3.拉蒙标量場
以上均帶負的能量,負的曲率及反引力,都是「反(能量)宇宙」的基本特性
下圖26維(内)外斥力場即超光速-迅子場1
附錄:反宇宙的粒子-超光速-迅(快)子
「迅子」(tachyon):
又稱為:快子(faston),速子.是一種理論上「超光速」的次原子粒子,而且
「迅子」是「反引力」(斥力)的粒子,并以虛數i作為表達,共有3種「迅子」:
第一種是「正能量迅子」:放出能量,不斷加速超光速而回到過去的迅子.
第二種是「0能量迅子」:過去,現在,未來同時存在的超時空迅子.
第三種是「負能量迅子」:吸收無限能量,進入無限未來的迅子.
三種「迅子」都相當不可思議, 就像虛數i及－i一樣,表面上不存在,一旦相乘,又會産生實數,三種「迅子」也一樣,相互叠加後,又會回到物質宇宙.「迅子」與一般相對稱為「慢子」(tardyon)的物質粒子,幾乎無相互作用,故在能量,動量圖中為虛數的「類空面」(spacelike),也就是說不存在于正常宇宙時空中. 故為反宇宙粒子(此反宇宙絕非由相反電荷及自旋的反粒子所組成的宇宙,而是反萬有引力的斥力宇宙,1998年發現的暗能量正為斥力).此外,「迅子」的其它特性大略如下:
1.永恒以「超光速」運動,吸收能量,超光速就減速,放出能量,超光速反而加速
2.正能量迅子為有限超光速,零能量及負能量迅子為無限超光速.
3.順宇宙旋轉方向,超光速運動,會進入未來. 逆宇宙旋轉方向,做超光速運動,則回到過去.
4.存在于無限小的黑洞中及宇宙外無邊界的暗能量中
因為是由「狹義相對論」所衍生出的假說粒子,故「超光速現象」的物理法則,就稱為「超光速-相對論」(Meta Relativity)
而「超光速-相對論」的四項與三度空間完全相反的「物理定律公式」
其公式如下:
(1).萬有斥力換算公式: -F=GMm×r2
根據「牛頓-萬有引力」公式為:F=GMm/r2即「萬有引力」的「作用力」與二物體「距離的平方」成「反比」,就是說:二物體「距離」愈遠,「萬有引力」的「作用力」愈小.
但「萬有斥力」公式卻為: -F=GMm×r2即「萬有斥力」的「反向作用力」卻與二物體「距離的平方」成「正比」,也就是說二物體「距離」愈遠,「萬有斥力」的「反向作用力」反而愈大. 正因為如此,反宇宙「萬有斥力」的「暗能量」才「加速」了現今「本宇宙」的「膨脹」.也因而「本宇宙」的「引力場」,就愈拉愈遠,此為「引力擴散效應」.
(注:1.「重力常數」-G,因為不同的「正宇宙」而有不同的「值」.
2.M與m為二物體的「質量」.
3.r為二物體的「距離」)
(2).時間轉換公式t0=t＊ -愈快的「超光速」,時間流動的愈快, 因此「迅子」能将宇宙極其長久的時間,濃縮成-無限短的「一剎那」,而于「剎那間穿越宇宙」,一閃即逝,正因如此,任何科學儀器均「難以捕捉」到「迅子」,此為「時間濃縮效應」亦可解釋為: 「剎那永恒效應」
(3).空間轉換公式l＊=l0 -愈快的「超光速」,「迅子」愈為擴大.意即進入「超光速」後,随「超光速」的加快,由「迅子」組成的「超空間」亦随之擴大包圍「宇宙星系」,此為「空間擴大效應」
(4).質量轉換公式m＊=m0 -愈快的「超光速」,「迅子」質量愈小,「迅子」會「吸收」及「放出」能量. 正如前述,當
「迅子-吸收能量」時,為「減速-超光速」. 而當「迅子-放出能量」時, 則為「加速-超光速」. 故「0質量-迅子」或「負質量-迅子」,均呈現為:「無限快的超光速」,及「無限大的超空間」,
此為「質(能)量收放效應」.
由上述可知,「反宇宙:超光速-迅子」的本質,實為内,外包圍「各級粒子」及「各層宇宙星系」的「超時空場」,且具有包圍「宇宙-内,外時空」的「四大 效應」:即:
1.「引力擴散效應」
2.「剎那永恒效應」
3.「空間擴大效應」
4.「質(能)量收放效應」.
(注: t0-固有時間, t＊-超光速時的時間, l0-固有大小及空間, l＊-超光速時的迅子大小及空間, m0-固有質量, m＊-超光速時的質量, V-超光速, C-光速)
下圖26維(内)外斥力場即超光速-迅子場2
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