宇宙总质量正负解和宇宙加速膨胀
——兼回答暗能量为什么存
郝建宇
[摘 要] 宇宙总质量M C 有正、负解，M C =±(c 3/2H O G ）。其中的正质量有一部分
通过形成黑洞的方式转化成了负质量，使正、负质量在数量上失去了平衡。负质量有负能量、负体积、产生斥力，驱动宇宙加速膨胀；暗能量就是负质量所具有的能量；在观测事实的基础上，预言了宇宙中大约有26%的正质量转化成了负质量。
[关键词] 宇宙总质量 正、负质量 黑洞 负能量 宇宙加速膨胀
0 引言
面对已被观测确证的宇宙正在加速膨胀的事实，人们企图用宇宙常数λ给出解释。当把λ视为量子真空能时，则λ的理论值将比观测值大120个量级[1]。本文用宇宙总质量有正、负解的定性和定量结果，否定了“120个量级“带来的困扰，推出了宇宙必然加速膨胀的结论。
1 哈勃常数和塌缩宇宙的总质量
宇宙的临界密度ρc 定义为
ρc =G
H π832
0 （1） H 0——哈勃常数，G ——引力常数
现假定宇宙一个典型的区域，其体积为V ，内含质量M C ，则这个区域的平均密度
ρ0为
ρ0=V M c （2） 再进一步假定这个区域塌缩成黑洞，则体积V 是
V=
4 πR g 3 （R g ——引力半径） （3） 3
将（3）代入（2）得 ρ0= 3M C （4） 4πR g 3
令ρ0=ρc ，即令（4）=（1），化简得：
M c = H 02 R g 3 2G
R g 可表为
R g =2
2c GM c （6） 将（6）代入（5）化简得
M c =2
2064G H c =±G H c 03
2 （7） 宇宙总质量由H 0、G 、c 三个常数决定并有正、负解是耐人寻味的。
取 H 0=150公里/（秒·1千万光年）[2]（需化成CGS 制）
G=6.67×10-8厘米3·克-1·秒-2
c=3×1010厘米/秒
代入（7）算得
M C ≈±1.28×1056（克） （8）
相当于6.4×1022M ⊙的质量(M ⊙≈2×1033克)
致于M C 为什么是宇宙的总质量,不再给出解释。
从(7)式可知:若宇宙是静态的(H 0=0),则M C 将为±∞。故当H 0＞0，（7）式可视为
塌缩宇宙总质量有限的证明。
以上是笔者十年前写的一篇短文[3]，十年后又有新的理解，故将该文摘要抄出，作为论证宇宙加速膨胀的理论根据。致于如何从宇宙的塌缩模型推出宇宙必然加速膨胀的结论，本文将给出逻辑证明。
2 宇宙总质量有正、负解与具体的宇宙模型无关
采用宇宙的塌缩模型，M C 有正、负解；张邦固[4]也曾计算了宇宙的总能量，他的
结果表为 M=22
53Rc
GM +Kc -2+M 0 （9） M 也有正、负解。但文[4]的计算方法和采用的宇宙模型与笔者完全不同，这说明M 有正、负解与具体的模型无关，它是宇宙的一个内禀型性质。文[4]的定量结果是
（5）
M ≈8.36×1054(克) (10)
但文[4]认为“负质量没有物理意义”。
霍金（Stephen Hawking ）认为，宇宙大体有1080个重子质量[5]。若用质子质量代表重子质量，（质子质量≈1.6725×10-24克）,则1080个重子质量为
M ≈1.6725×10-24×1080=1.6725×1056(克) (11)
（8）、（10）、（11）三式给出的定量结果基本上是一致的，但霍金没有论及宇宙质量是否存在负解的问题。
3 关于黑洞
恒星演化因其质量不同有三种结局：白矮星、中子星和黑洞。白矮星和中子星分别靠电子简并压强和中子简并压强来维特稳定。质量超过能形成中子星天体的质量，其演化结局，根据目前的理论不存在使其稳定的机制。从而发生无限塌缩，形成体积为0，密度为∞的点状黑洞[6]。
4 点状黑洞令人惊异的性质
4.1关于黑洞不能发射引力的逻辑证明
鉴于宇宙中含有正、负质量，有必要说明形成黑洞的物质是正质量。当大质量天体塌缩形成黑洞时，要经过引力半径R g =2GM/c 2
这一点，但在这一点是不稳定的，会
进一步塌缩成体积V g =0、密度ρg =∞的点状黑洞。具体可表为
V g =63
3332c
M G π=0 =>M=0 (12) ρg =236
323M G c π=∞ =>M=0 (13) 从（12）、（13）两式可知，此时形成黑洞的正质量变成了0，0质量的天体当然不能发射引力（引力子），因而也就不存在引力场，形成黑洞的正质量退出了引力相互作用。这是点状黑洞令人惊异的性质（笔者曾与焦善庆教授合作，用另外的方法证明了黑洞不能发射引力，详见文[7]）。
黑洞不能发射引力证毕。
关于正质量变成0涉及的质量守衡问题，稍后将给出说明。
4.2 黑洞是正质量转化成负质量的途径
（12）、（13）两式表示的M=0，是指形成黑洞的正质量变成了0。根据质量守衡定律，正、负质量都是不能消灭的。正质量变成0，说明正质量转化成了绝对值相等
的负质量，宇宙总质量的绝对值并没有改变，所以，质量仍然守衡的，可称为宇宙总质量绝对值守衡定律。
点状黑洞具有负能量（负质量），还可以从霍金的观点中推出：霍金认为，一个接近黑洞的正能粒子，会变成负能粒子[5]。而与黑洞最接近的就是黑洞自身，所以黑洞也应该具有负能量，这个结论在逻辑上必定成立。
5 宇宙有正、负质量的物理意义
（1）代表宇宙在质量上的对称性。
（2）体现了自然界事物之间总是相互制约的普遍规律。正质量产生引力，负质量产生斥力，二者之间相互制约。
（3）正、负质量是宇宙的内禀性质，是与生（宇宙如果有过“生”的问题）俱来的。
（4）正、负质量代表宇宙的两极，是宇宙的整体性质。
6 正、负质量和相互作用
正质量之间相互吸引，如正质量的地球吸引正质量的物体（吸引是相互的）；负质量之间是相互排斥的，故负质量不能成团；正、负质量之间也是相互排斥的，原因是负质量有负体积，使空间扩展；正质量有正体积，使空间收缩。故二者必定相互排斥。
从逻辑上讲，正、负质量不能相遇，因为二者相互排斥，这是其一；其二是如果相遇，不是产生湮灭，而是相互抵消“中和”。如“两块”绝对值相等的正、负质量相遇，即有（+M）+（-M）=O。“中和”的结果是使二者都变成O。但这违反宇宙总质量绝对值守衡定律，因而是不可能的；再者，若“两块”绝对值不等的正、负质量相遇，“中和”的结果将剩下绝对值较大的那种质量，如（+M）+（-2M）=-M，但这仍然违反宇宙总质量绝对值守衡定律，故也是不可能的。正负质量之间只能相互转化，不能“中和”，以保证宇宙总质量绝对值守衡定律成立。乔奥·马古悠（JoaoMagueijo）[16]认为，光速改变理论提供了使真空能转换成宇宙物质的机制。
必须指出：正、负电子湮灭不是正、负质量之间的湮灭，因为二者的质量都是正的[8]。湮灭的生成物2γ光子仍然是正质量（正能量）。而正、负质量“中和”不存在生成物。如果正、负质量能够湮灭，当二者绝对值相等时生成物是正能量还是负能量？显然没有合理的答案，因而是不可能的。
正负质量性质对比
正质量性质负质量性质
显示引力（动力学效应）显示斥力（几何效应）
有正体积有负体积
成团弥漫
有正能量有负能量
压强为正压强为负
有形无形
有正密度有正密度（负质量比负体积）
使宇宙膨胀减速使宇宙膨胀加速
7 负质量的存在形式和性质
负质量以真空能的形式弥漫于整个空间，有正密度：用（-M）代替（+M），用（13）式计算出的就是负质量的密度，是正的；负质量有负体积：用（-M）代替（+M），用（12）式计算出的就是负质量的负体积，其物理意义为：负质量不仅不占有空间，反而使空间扩大。所以，负质量的斥力是以其具有的负体积来实现的。
（12）、（13）是描写负质量性质的两个公式，因为此时正质量已变成0，转化成了负质量。
负质量的物态方程（即真空的物态方程）为：
P=-ρ
c2 [2]（14）
v
反号，由（13）式知负质量有正密度，即负质量产生的压力（压强）是负的，P与ρ
v
前已述及。其负压力的表现形式就是其有负体积，使空间扩展膨胀，就是宇宙的膨胀。由此可知，宇宙膨胀是几何效应，而非动力学效应。
8 关于暗能量
所谓暗能量，实际上就是宇宙中负质量所具有的能量。这样，就使暗能量由推测它存在变成了有来历的存在，是宇宙内禀性质的存在。这比推测要可信得多。负质量所具有的负能量具备暗能量的全部性质，但它绝不含有“120个量级”的差距。
9 相关文献中的负质量问题
负质量概念在相关文献中早已有之，简述如下：
，压力文献[2]认为，真空具有负质量，负压力，并指出，如果真空有正密度ρ
v
P就是负的，负的压力相当于负的质量，负质量的作用是斥力，而不是引力。
文献[8]认为，存在反物质宇宙（文献[8]所指反物质即本文的负质量物质——笔者），哈勃发现的退行星系是由反物质组成的，反物质具有斥力性质。
文献[9]在论及由正物质（即本文的正质量物质）制造的飞船，如何才能安全地通过虫洞就涉及到“负压强”、“负能量区域”，并认为“没有人对这种负物质能否在自然界存在有丝毫的主意”。
负质量不是新概念，只是人们对它的认识还很不充分。
10 宇宙的平均密度
由于宇宙间有绝对值相等的正、负质量，且每种质量的密度都是正的，负质量有正的密度，不仅仅是本文用（13）式代入（-M）的计算结果，还见于文献[2]，但文献[2]并没有说明为什么负质量有正密度，本文用（13）式之计算结果为此提供了一种解释。要计算宇宙的平均密度ρ
，必须计及正、负质量的各自贡献。
已知M
c =±1.28×1056克（见（8）式），宇宙半径取R=200亿光年，算得的ρ
为：
ρ0≈9.0209×10-30（克/厘米3）（15）其中正、负质量各贡献50%。
由于宇宙总质量是常数，所以（15）式所表的ρ
0也是常数，是ρ
的理论值。
本文之所以对“120个量级”持否定态度，就是因为宇宙含有的正、负质量对宇宙平均密度的总贡献只有如（15）式所表之量级，又怎么可能从理论上算出相差120个量级的结果来？“120个量级”需要的宇宙总质量是多少？如何计算出来的？如果宇宙中根本不存在“120个量级”需要的质量，“120个量级”又从何而来？
文献[1]给出的暗能量密度ρ
λ值为：
ρλ∝10-29克/厘米3（16）
若与本文算出的ρ
0相比较，仍有ρ
<ρ
λ（见（15）式）。
11 正质量有26%转化成负质量的观测证据
观测证实：宇宙中普通物质（即本文的正质量物质）占4%；暗物质（亦为本文的正物质）占20%；暗能量（即本文负质量所具有的能量）占76%[10]。由此可以直接推知：暗能量超过50%的部分，即26%的暗能量必定是由正物质转化而来，因为暗能量原来只占50%。
由于约有26%的正质量转化成了负质量，这样，正、负质量对宇宙平均密度ρ
的贡献不再相等，ρ+与ρ-的数值大小，由它们在质量上所占比率决定，有
ρ+=ρ0×(4%+20%)
=9.0209×10-30×24%
=2.1650×10-30(克/厘米3) （17）
ρ-=ρ0×76%
=9.0209×10-30×76%
=6.8559×10-30（克/厘米3） （18）
二者的比值为：
ρ-
= 6.8559×10-30 ≈ 3.1740（倍） （19）
ρ+
2.1650×10-30
宇宙的临界密度ρc 为
厘米克/105833020c -?≈=G H πρ (20) 与本文（18）式计算的ρ-比较，有
ρ->ρc （21）
由此可知，宇宙必然加速膨胀。
由于负质量也有正密度，若用ρc 作为宇宙状态的判据，只能与本文的ρ-或ρ
+
进行比较，不能与宇宙的平均密度做比较。
12 对宇宙加速膨胀的新解释
本文推出宇宙加速膨胀之结论其逻辑过程是这样的：
（1）宇宙总质量有正、负解，正质量表现出引力，负质量表现出斥力，二者大小相等，方向相反，应该可以相互抵消，使宇宙既不收缩也不膨胀，维持一个静态稳定的宇宙。
（2）但这种稳定犹如一支笔尖朝下立在桌子上的铅笔，很容易因为微小的扰动而失去平衡。
（3）对静态宇宙的扰动来自正质量转化成负质量，打破了由正、负质量绝对值相等维持的平衡，可称为宇宙正、负质量的自发对称破缺。
（4）由于负质量绝对值的增加，且负质量具有负体积，从而使空间扩展，驱动
宇宙加速膨胀。这样，本文就对宇宙加速膨胀给出了新的解释。说它新，就新在宇宙总质量有正负解、正质量可以转化成负质量、负质量有负体积、黑洞是正质量转化成负质量的有效途径、提出了宇宙总质量绝对值守衡定律这几点上。这也正是本文的创新之点。
13 对本文隐含的一个悖论的解释
本文从宇宙的塌缩模型却推出了宇宙必然加速膨胀的结论，这可视为本文隐含的一个悖论，需要给出解释。
（1）塌缩模型是人强加给宇宙的，只是为了计算方便而作的假定，不能保证与宇宙的真实状态相符。宇宙也不会因为你假定它塌缩就一定塌缩。
（2）宇宙总质量有正、负解，就意味着宇宙可能有三种状态：静态、收缩或膨胀。具体由宇宙在演化过程中发生什么样的事件决定。
（3）宇宙在演化过程中发生了正质量转化成负质量的事件，这才是决定宇宙实际状态的关键，与具体的宇宙模型无关。
（4）鉴于以上（1）、（2）、（3），本文隐含的这一悖论不具逻辑上的真实性，这就是对本文表面上存在的悖论给出的解释。
14 宇宙总质量有正负解对宇宙学的影响
不管宇宙中有多少种物质形态，也不管每种物质形态的质量各是多少，都必定是宇宙正、负总质量中的一部分，都是从宇宙正、负总质量中演化而来。这应成为研究宇宙的出发点。宇宙学必须建立在宇宙总质量有正、负解的基础之上。
可以预见，宇宙总质量有正、负解对宇宙学的影响将是持久而深远的，笔者由于能力所限，暂不能作更为深入的讨论。如果本文能起到抛砖引玉的作用，笔者就十分欣慰了。
15 本文的主要结论和预言
（1）宇宙总质量有正负解
（2）给出了宇宙从无中创生的方程，该方程体现了宇宙创生遵守质量（能量）守衡定律。
（3）负质量产生的斥力和正质量产生的引力同时创生，相互作用的真正“大统二”发生在宇宙的创生时刻，只有斥力和引力。不存在大统一（统一于一种相互作用）。
（4）负质量的能量就是暗能量，是宇宙总能量的一个数学—物理解。
（5）解释了在宇宙极早期为什么有Ω=1。
（6）计算表明，与宇宙学常数和暗能量有关的“120个量级”的困难并不存在。
（7）对宇宙加速膨胀给出了新解释。
（8）提出了宇宙总质量绝对值守衡定律。
（9）奇点黑洞是正质量转化成负质量的途径。
（10）宇宙中所有物质形态的存在，都必定是由正负质量演化而来。
（11）宇宙整体上的对称性是正负质量的对称。
（12）对大型强子对撞机实验结果的预言。
①大爆炸是独一无二的顶级高能事件，有无中生有、有生于无的事件；实验是有生有的实验，二者不能相提并论，大爆炸不能模拟。
②如果能产生奇点小黑洞，可能使正质量转化成负质量。
③正反物质不是最基本的对称性，是正质量物质内部的对称性，实验可能产生反物质。
④如果存在超对称伙伴粒子，必定由负质量构成，实验不可能直接检测到，这就是至今没能发现一个伙伴粒子的原因。
16 几点说明
本文完成后，笔者又查阅了以下诸文献，现将有关结果列出，作为支持本文的证据。
（1）文献[11]指出：关于“120个量级”的计算，由于引入了不合理的假定条件，才产生这一差距。虽然与笔者否定“120个量级”的理由不同，但仍可视为对本文观点的支持。
（2）文献[12]认为，宇宙的质量为M=1022M
⊙，这与笔者算出的M
C
在量级上相同；
文献[13] 给出的数值为M=1056克，与笔者的结果在量级上一样；文献[14]给出的结果为M=1021M
⊙
，与笔者的结果相差一个量级。这些结果在相当高的程度上支持了本文关于宇宙总质量的计算。但以上诸文献都没有论及宇宙总质量有负解的问题。
（3）文献[15]在论述天体收缩形成黑洞的过程时指出：“……最终的结果是所有的物质都集中在中心，这时它们就不受引力的作用”。笔者对此的理解是：形成黑洞的物质不再受引力的作用，相当于点状黑洞没有引力效应，可视为对本文认为的形成黑洞的正质量退出了引力相互作用这一观点的支持。
文献[15]在讨论真空的性质时，认为“每一能量对应着一个特定的质量，因此，质量密度将和真空能量密度一起出现”。笔者对此的理解是：质量（正质量）和真空能量（即本文负质量所具有的能量）一起产生，这正是对宇宙总质量有正、负解的支持。
请专家学者们赐教。
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[16][美]乔奥·马古悠著，赵文译，比光速还快（M），湖南科技出版社，2006，P140
—141
对“宇宙总质量正负解…”一文的几点补充
1 关于宇宙的创生方程
大爆炸宇宙学认为：宇宙是从无中创生的[1]，这个创生过程可表为
???
? ??-+???? ??+=G H c G H c O 030322 （1）
方程（1）即为宇宙的创生方程；（1）式从右向左看，就是宇宙的总质量（总能量）为0的数学表示式，这个0是宇宙中正负质量的代数和构成的0。
2 关于宇宙暴胀的动力学机制
由于宇宙总质量由绝对值相等的正负质量组成，且都同时产生于大爆炸的那一刻，大爆炸产生的“爆炸力”和负质量以负体积形式产生的斥力共同起作用，启动了宇宙的暴胀。暴胀是宇宙以斥力为主的时刻，并不需要真空过冷态和令人生疑的相变。
3 时空不是大爆炸的产物，大爆炸发生在时空之中
宇宙总质量为
± c 3
(2)
2H 0G 由（2）式中的H 0、G 、c 三个常数都含有时间和空间的量纲（c=空间/时间；H 0=
空间/（时间·空间）；G=（空间）3·克（时间）-2），由此推断：这三个常数在逻辑上
的存在是先于大爆炸的，大爆炸只是把这三个常数显现出来。所以，时空不是大爆炸的产物，时空是先于大爆炸的基本存在。
再者，时空是描述万事万物寿命历史的基本存在，故时空是无历史可言的（即时空是永恒的、不可追溯的存在）。要追溯时空的历史，必然产生悖论。笔者认为存在一个“时空起源不可陈述原理”[2]，既要描述时空的历史，就需要一个元时空，而描写元时空的历史，又需要一个元元时空……，如此等等，是一个无限继续的过程，因而是不可能完成的。
“宇宙创生时期”[1]的提法，说明在宇宙之外还存在一个元时间，用这个元时间来定义“宇宙创生时期”的“时期”；否则，时空尚未产生何来“时期”的概念？若大爆炸发生在时空之中，就可以避免这一悖论。故大爆炸必定是宇宙局部的一个事件。
普利高津（Ilya Prigogine ）亦指出：“在我们的宇宙创生之前，就存在着时间M c =
之矢！这个箭头将永远继续”。“时间没有开端” [3]。本文支持普氏的这一观观点。
4 关于宇宙整体上的对称性
(1)正、反物质（如电子和正电子等）不是宇宙整体上的对称性
正、反粒子都有正质量，只是所带电荷不同，是带电粒子“内部”的对称性；把不存在反粒子的光子说成正、反光子都是光子本身，实属牵强附会，不能令人信服。正、反粒子都是由正质量物质演化而来。
(2)宇宙在整体上的对称性，是正、负质量物质之间的对称性
正质量显示引力，负质量显示斥力；也是正、负能量之间的对称。目前人们尚不知道暗能量为什么存在[4]，本文对此给出了一个有逻辑依据的解答——暗能量（即负质量物质所具有的能量）是宇宙总能量的一个数学——物理解，虽然解的形式十分简单。
5 关于重子数守衡的坏破
现今宇宙正在加速膨胀的事实说明：宇宙中由负质量物质产生的斥力在强度上超过了由正质量物质产生的引力使然。亦即宇宙中的负质量物质的绝对值超过了正质量物质的绝对值造成的。正、负质量物质失衡的原因是：正质量物质通过无限塌缩形成点状黑洞的途径转化成了负质量物质，即正能量转化成了负能量（真空能），是正质量的重子转化成真空能的过程，所以必然破坏重子数守衡，从而使宇宙整体上的对称性产生了自发对称破缺。
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宇宙加速膨胀世纪天澜假象 宇宙大爆炸学说与暗能量学说 是宇宙加速膨胀假象推出的荒诞理论 刘叙义2020年11月声源相对人的位置前后做快速（声速以内）运动，人耳听到的声波频率（声调）也有相对变化反应，十九世纪奥地利物理学家天文学家多普勒发现了这一现象，这就是著名的“多普勒效应”。光也是波应该也有光波的多普勒效应，光源相对人的位置前后做快速（光速以内）运动，人眼看到的光波频率（颜色）也应该有相对变化反应。 1929年,E.P.哈勃发现河外星系视向退行速度V与距离d成正比例,即：V = H 0×d。数值 H 为71 ± 4 km s Mpc，在2006年又修正为77 km s Mpc。 这个关系式也称“哈勃定律”，是关于宇宙星系运动的权威理论。这条定律 是哈勃和米尔顿·修默生在接近十年的观测之后，于1929年首先公式化，被认为是在扩展空间范例上的第一个观察依据，经常被援引作为支持宇宙大爆炸的一个重要证据。随着哈勃定律的提出，宇宙膨胀的观念逐渐确立。 物理学家索尔·珀尔马特(加州大学伯克利分校)、布莱恩·施密特(澳大利亚国立大学)与亚当·里斯(约翰·霍普金斯大学)"透过观测遥远超新星而发现了宇宙加速膨胀"，共同荣获2006年邵逸夫天文学奖与2011年诺贝尔物理学奖。 哈勃定律揭示宇宙是在不断膨胀的，从任何一个星系来看,一切星系都以它为中心向四面散开,越远的星系间彼此散开的速度越大。 哈勃定律百年来成为观测研究宇宙星系运动的主流理论，与光的多普勒效应配合，成为权威的天文理论，现在还能质疑它的正确性吗？ 宇宙星系的星光越远越红的天文观察，比照声音的多普勒效应移植到光线里来，推出这是光线的多普勒效应，推出遥远星系都是背离我们地球做分离运动，并且距离越远退行速度越快。把星系光谱的红移原因认定多普勒效应，由此从时间往前推出了宇宙大爆炸学说，从空间往外推出了宇宙外围存在暗能量学说。 宇宙大爆炸理论成为目前解释宇宙起源的主流理论，它描述我们身处的这个宇宙是由一个无限微小奇点爆炸产生，生成宇宙万物生出万亿星系，宇宙以指数规律加速膨胀，星系之间相互分离，并且分离速度越来越快。
宇宙起源与大爆炸学说（两讲）单元测试 返回 本次得分为：10.00/12.00, 本次测试的提交时间为：2017-11-13, 1 ( ? ?)较正确地反映了太阳系的实际，为以后开普勒总结出行星运动定律，伽利略、牛顿建立经典力学体系铺平了道路，从根本上动摇了“人类中心论”的神话。 ? A. 广阔恒星世界的发现 ? B. 托勒密的地心说 ? C. 哥白尼的日心说 ? D. 银河的系发现 2 1718年，（? ?）将自己的观测数据同1000多年前托勒玫（Claudius Ptolemaeus，约90-168）时代的天文观测结果相比较，发现有几颗恒星的位置已有了明显变化，首次指出所谓恒星不动的观念是错误的。 ? A. 勒维特 ? B. 斯特鲁维 ? C. 哈雷
? D. 哈勃 3 类星体、恒星、行星及生命出现的年代大约距大爆炸的起点时刻（?）。? ? A. 120亿年 ? B. 100亿年 ? C. 1亿年 ? D. 10亿年 4 根据目前的观测与对哈勃常数的计算，宇宙的年龄大约（?）。 ? A. 137亿年 ? B. 200亿年 ? C. 180亿年 ? D.
150亿年 0.00/2.00 5 目前所知的“宇宙大爆炸”理论的最强有力的证据是（? ）。 ? A. 古老恒星的年龄 ? B. 星系光谱的普遍红移 ? C. 轻元素的丰度 ? D. 宇宙微波背景辐射 6ccc 迄今所知，整个宇宙中真实可见的重子物质约占宇宙总体的73%以上，而人类一无所知的暗物质和暗能量却只占了不足27%。 ? A. ? B. 宇宙起源与大爆炸学说（两讲）单元测试 返回 本次得分为：10.00/12.00, 本次测试的提交时间为：2017-11-13, 1 ( ? ?)较正确地反映了太阳系的实际，为以后开普勒总结出行星运动定律，伽利略、牛顿建立经典力学体系铺平了道路，从根本上动摇了“人类中心论”的神话。 ?
宇宙中各种神奇的现象大盘点 宇宙有很多东西都会让我们发现到更加多的不解问题，而关于宇宙的一切，相信很多科学家都在因此在不断的探索。下面是分享的太空中神奇现象，一起来看看吧。 冥王星上的冰比钢铁还要坚硬 冥王星，因为距离太阳最远，所以也是太阳系里最冷的天体。最低温度可降到华氏-390度。毋庸置疑，冥王星的表面全是冰，但是它跟地球上的冰还是有一点点区别的。因为极度的寒冷冥王星特别僵硬，事实上它比钢铁还要坚硬。 天比年长 众所周知，地球绕地轴一周是一天的时间，绕地球一周是一年的时间。每一个行星这样运转所需要的时间是不同的。一个诡异的事实是金星需要243个地球日才能绕自己的轴运动一周，但是围绕太阳却只需要225个地球日。在新的一天来临之前，一年已经过去了。 在太空里暴露肌肤会出现什么情况 人的肉体直接暴露在太空中会发生什么状况是个谜。官方的的理论是当你在太空里待上90秒以后，许多东西会伤到你的肉身。首先，太空中的气体会像刺一样膨胀，形成的气泡可以立刻让人毙命。身体里的水会汽化，嘴巴和眼睛里的水分会沸腾，肌肉里的水分则会蒸发导致膨胀。失明、冻掉鼻子、皮肤会烧伤。有趣的是，心脏和大脑还
会继续工作90秒钟。理论上来讲，在后九十秒钟以前吸一些液压氧气会让轻伤完全恢复。 地球的重量 地球的重量不是一成不变的。虽然科学家在确切的重量上还达不成一致，但是他们都同意地球因为有陨石、大气灰尘和彗星星尘每一天都在变重。据说每一年地球的重量都会增加10000-100000吨。 在太空呆着会长个儿 当一个人在太空中的时候他会长个儿。在地球上的时候，脊椎会因为重力而被压缩。但是当一个人在真空的太空中时，脊椎会尽最大可能变长。每一个宇航员在太空中大约会长2英尺。 心脏会变 除了脊椎以外，人的心脏也会改变一些才能适应太空的环境。根据太空生物学家的说法，心脏会变小，抽送的血液也会变少。当一个宇航员处于一个重力比较小的环境时，血液会从较低的部分流向心脏和大脑，这会让心脏暂时变大。这会导致血容量变大，多余的液体会以尿液的形式排出体外。但是这时心脏也会变小，抽送的血液也会变少。这就是许多宇航员回到地球以后会头晕的原因。 盘点宇宙神秘现象该领域最权威的两大专家、物理学家安德烈-林德和阿兰-古思认为，即便存在其他的宇宙，也是在离我们非常遥远的空间，我们永远不会与其发生接触;他们的同行保罗-J-斯坦哈特和尼尔-图罗克择坚持认为平行宇宙存在于不同的时间点;而马克斯-特格马克和已故科学家丹尼斯-夏默则认为其他的宇宙与我们所在的
2019年精选华师大版科学九年级下册第一章宇宙的起源3 恒星的一生课后辅导 练习【含答案解析】第五十三篇 第1题【单选题】 在恒星的演化过程中不可能形成的是( ) A、行星 B、中子星 C、黑洞 D、红巨星 【答案】： 【解析】： 第2题【单选题】 人们对事物的认识常需经历一个不断修正和发展的过程，人类对宇宙的探索和认识也是如此。根据已学知识，下列有关观点中你认同的是( ) A、太阳表面没有大气层 B、宇宙在不断地膨胀 C、地球是宇宙大爆炸的中心 D、恒星就是永恒存在的星球 【答案】： 【解析】：
第3题【单选题】 夜晚，我们肉眼看到的最亮的星中，许多都属于同一类恒星，如猎户座的参宿四、金牛座的毕宿五、牧夫座的大角、天蝎座的心宿二等著名的星。实际上，它们都有共同的特点：体积特别大，而且呈红色。据此推断它们可能是( ) A、白矮星 B、中子星 C、黑洞 D、红巨星或超红巨星 【答案】： 【解析】： 第4题【单选题】 下列有关恒星的说法正确的是( ) A、“白矮星”相当于太阳的中年阶段 B、“恒星”即“永恒不变的星”，它在宇宙中的位置和形状都是固定的 C、恒星离我们实在太遥远了，以至于恒星在天空中的变动我们很难察觉 D、远处观察者能够看到来自黑洞的光，因此天文学家能够测出黑洞的存在 【答案】： 【解析】：
第5题【单选题】 2011年的诺贝尔物理学奖被授予三位天体物理学家，以表彰他们通过观测遥远的超新星而发现了宇宙在加速膨胀这一卓越成果。超新星的热核爆炸代表了这颗恒星演化到了哪个阶段？( ) A、诞生期 B、死亡期 C、存在期 D、任何时期都可能 【答案】： 【解析】： 第6题【单选题】 2011年的诺贝尔物理学奖被授予三位天体物理学家，以表彰他们通过观测遥远的超新星而发现了宇宙在加速膨胀这一卓越成果．超新星的热核爆炸代表了这颗恒星演化到了哪个阶段？ A、诞生期 B、死亡期 C、存在期 D、任何时期都可能 【答案】： 【解析】： 第7题【单选题】
宇宙总质量正负解和宇宙加速膨胀 ——兼回答暗能量为什么存 亦民科 [摘 要] 宇宙总质量M C 有正、负解，M C =±(c 3/2H O G ）。其中的正质量有一部分 通过形成黑洞的方式转化成了负质量，使正、负质量在数量上失去了平衡。负质量有负能量、负体积、产生斥力，驱动宇宙加速膨胀；暗能量就是负质量所具有的能量；在观测事实的基础上，预言了宇宙中大约有26%的正质量转化成了负质量。 [关键词] 宇宙总质量 正、负质量 黑洞 负能量 宇宙加速膨胀 0 引言 面对已被观测确证的宇宙正在加速膨胀的事实，人们企图用宇宙常数λ给出解释。当把λ视为量子真空能时，则λ的理论值将比观测值大120个量级[1]。本文用宇宙总质量有正、负解的定性和定量结果，否定了“120个量级“带来的困扰，推出了宇宙必然加速膨胀的结论。 1 哈勃常数和塌缩宇宙的总质量 宇宙的临界密度ρc 定义为 ρc =G H π832 0 （1） H 0——哈勃常数，G ——引力常数 现假定宇宙一个典型的区域，其体积为V ，内含质量M C ，则这个区域的平均密度 ρ0为 ρ0=V M c （2） 再进一步假定这个区域塌缩成黑洞，则体积V 是 V= 4 πR g 3 （R g ——引力半径） （3） 3 将（3）代入（2）得 ρ0= 3M C （4） 4πR g 3 令ρ0=ρc ，即令（4）=（1），化简得：
M c = H 02 R g 3 2G R g 可表为 R g =2 2c GM c （6） 将（6）代入（5）化简得 M c =2 2064G H c =±G H c 03 2 （7） 宇宙总质量由H 0、G 、c 三个常数决定并有正、负解是耐人寻味的。 取 H 0=150公里/（秒·1千万光年）[2]（需化成CGS 制） G=6.67×10-8厘米3·克-1·秒-2 c=3×1010厘米/秒 代入（7）算得 M C ≈±1.28×1056（克） （8） 相当于6.4×1022M ⊙的质量(M ⊙≈2×1033克) 致于M C 为什么是宇宙的总质量,不再给出解释。 从(7)式可知:若宇宙是静态的(H 0=0),则M C 将为±∞。故当H 0＞0，（7）式可视为 塌缩宇宙总质量有限的证明。 以上是笔者十年前写的一篇短文[3]，十年后又有新的理解，故将该文摘要抄出，作为论证宇宙加速膨胀的理论根据。致于如何从宇宙的塌缩模型推出宇宙必然加速膨胀的结论，本文将给出逻辑证明。 2 宇宙总质量有正、负解与具体的宇宙模型无关 采用宇宙的塌缩模型，M C 有正、负解；张邦固[4]也曾计算了宇宙的总能量，他的 结果表为 M=22 53Rc GM +Kc -2+M 0 （9） M 也有正、负解。但文[4]的计算方法和采用的宇宙模型与笔者完全不同，这说明M 有正、负解与具体的模型无关，它是宇宙的一个内禀型性质。文[4]的定量结果是 （5）
星海求知：天文学的奥秘苏宜 《星海求知：天文学的奥秘》期末考试（20） 成绩：100.0分 一、单选题（题数：50，共50.0 分） 1以下关于哈勃关系的陈述，不正确的是（）。1.0 分 A、 哈勃常数的单位是1/s B、 天体不分远近，退行速度一样 C、 越远的天体退行速度越快 D、 退行速度由测量光谱线的红移而算出 我的答案：B 2仅根据维恩公式，对一颗恒星进行分光光度测量，就可以间接获得它的（）。1.0 分A、 表面温度 B、 光谱型 C、 质量大小 D、
与太阳系的距离 我的答案：A 3哈勃星系分类中，形状最不规则的一类的表示符号是（）。1.0 分 A、 E B、 S C、 SB D、 Irr 我的答案：D 4美国官方和军方终止对UFO的兴趣和调查的年代是（）。1.0 分 A、 1940年代 B、 1950年代 C、 1960年代 D、 1970年代 我的答案：C 5中国古人记载的公元185年超新星爆发的文字中，有可能反映了恒星化学组成的变化的语句是（）。1.0 分
A、 客星出南门中 B、 大如半筵 C、 五色喜怒 D、 至后年六月消 我的答案：C 6古代历法定制最大的意义是指导农业生产，因此其最依赖的天体是（）。1.0 分A、 太阳 B、 月亮 C、 五大行星 D、 彗星 我的答案：A 7天文单位指的是（）与太阳的平均距离。1.0 分 A、 地球 B、
月球 C、 水星 D、 冥王星 我的答案：A 8按比例把太阳缩小到芝麻、绿豆的尺寸，则太阳与比邻星相距40km，从而可知太阳直径与太阳-比邻星间距离这两个长度相差（）个数量级。1.0 分 A、 6 B、 7 C、 8 D、 9 我的答案：B 9太阳周年视运动方向是（）运动的反映。1.0 分 A、 地球自转 B、 地球公转 C、 月球公转
关于虚物质的设想和思考 李友松1 石益祥 2 （1. 哈尔滨工程大学，哈尔滨 150001； 2. 浙江海洋学院，浙江 舟山 316004） 摘要：回顾了虚物质概念的提出过程，并从对立统一角度再次提出（纯）虚物质概念。给出了虚物质的基本特性，并用科学的事实论证了虚物质的存在。叙述了虚物质概念的基本涵义，找出了相对论和量子力学的适用范围，并提出了协调相对论和量子力学的方法。 关键词： 实物质 虚物质 虚数 非定域性 超光速 相对论 中图分类号：N031 宇宙——物质的系统是一个对立统一体，复数系统也是一个对立统一体，两者有着对立统一的相似[1]。 人们已从物理学的发展史发现，对于经典物理学“实数就是一切”，而对于现代物理学则“离不开复数”。 从两个对立统一体的相似，我们推出了结论 “实数是空间的数量关系，纯虚数是时间的数量关系，复数则是时空的数量关系”。[2]这是复数关于时空的本体论意义，而复数关于物质的本体论意义是，复数系统是物质系统的对立统一影子。 从两个对立统一体的相似进一步推出以下结论：第一，复数系统有实数和纯虚数的对立，物质系统应该有实物质和虚物质的对立；第二，数系因引入虚数而得以完备，物质系统也应该因引入虚物质而完备；第三，虚数的引入解决了许多在实数范围内解决不了的问题，如代数基本定理等，同时也使数学理论变得简单和完美，虚物质概念的引入也将能够解决当今物理学存在的许多谜一样的基本问题，如相对论和量子论的协调问题；亚光速和超光速的对立，或局域性和非局域性的对立问题等等，同时也将使物理理论变得简单和完美。 然而，人类习惯于将自己的思维方式局限在实的、可见的、可测的物质上，而对虚的、不可见的、不可测的物质很少表现出兴趣。虽说虚物质概念已在六十年代引入了，但迄今为止，很少有人注意、研究它，更不用说用它去解决实际问题了。 科学界这种重实轻虚的倾向，造成了物理学对物质的研究总是囿于实的局面。事实也确实如此，相对论研究实物质的运动，量子论的波函数虽然是复变函数，但至今仍用实物质的东西作解释，如对波函数)sin()cos(),(t kx i t kx t x p ωωψ-+-=最新解释：虚部表示看不见的实的平面波。[3] 同时，实物质概念缺少了对立方，造成了物质系统的概念体系的不完备，使得人们无法运用对立统一这个根本规律去思考问题，从而使当今科学留下了许多谜一样的问题。 1虚物质概念的提出 虚物质概念可以溯源到科学家们对光速最大结论提出的挑战。Eienstein 在论文“论动体 的电动力学”[4]中对公式因子221c v -加了一个人为限制：不允许其取纯虚数值，于是 得到c v ≤，光速最大了；如果允许公式因子取纯虚数值，那么应有c v >，光速就不是最
天文学中的暗物质和暗能量问题之由来和困惑武向平? (中国科学院国家天文台 北京 100012 2015-05-19收到 ?email :wxp@https://www.doczj.com/doc/c218286522.html, DOI :10.7693/wl20150610 1宇宙起源
今天的宇宙学研究早已经冲破了“九重天” 的空间尺度和“七天创世纪”的宗教信仰,21世纪的宇宙学已经是最精密的自然科学之一。 为现代宇宙学研究带来革命性进展的天文学家无疑是哈勃,他在1929年发现了银河系周围星系的退行速度与其相距银河系之距离成正比。此观测事实给了后来的物理学家伽莫夫以启示:既然所有的星系都彼此相互远离,那么若沿着时间的长河逆向追溯,它们就必将在有限的时间里汇聚在一起;反之,若沿着时间发展的箭头,宇宙则就像发生过一次爆炸一样,从致密高温的状态膨胀散开。1948年,伽莫夫成功地预言了宇宙大爆炸的“火球”膨胀至今遗留下的温度应为50K (1956年修正为6K,并锁定在微波波段。而在1965年,两位Bell 实验室的工程师Penzias 和 Wilson 无意间得到了震惊世界的发现,尽管他们当时并未意识到所获得的与方向无关的天空噪声就是宇宙大爆炸的遗迹。虽然星系的退行和大爆炸火球的发现及其高度的各向同性,的确给宇宙大爆炸学说奠定了最坚实的观测基础,但人们很快就意识到,一个高度各向同性的大爆炸火球并不是人们所期望的。今天,浩瀚的宇宙中充满了以星系为基本单元的成员,它们并非均匀地分布于宇宙空间中,而是形成了有规则的结构:既有成千上万星系组成的“长城”,也有空空如也的“空洞”。一个过于均匀的大爆炸火球作为“种子”是无法形成我们今天所看到的有结构之宇宙。所以,大爆炸的遗迹(今天称之为宇宙微波背景辐射被发现后,人们就一直致力于寻找它上面是否存在不均匀的成分。终于,1992年由George Smoot 领导的一个小组借助于COBE 卫星发现了大爆炸火球上的十万分之一的温度起伏,且这些起伏正是人们期望看到的造就今天宇宙万物的“种子”!随后,诸多宇宙微波背景辐射探测卫星如WMAP 和PLANCK 以及南极的大量天文 实 科学家沙龙
宇宙加速膨胀完整图文解读 Steed发表于 2011-10-06 “有人说世界将终结于烈火，有人说将终结于寒冰……” 宇宙最终的命运是什么？或许它将终结于寒冰，如果我们打算相信今年的诺贝尔物理学奖的话。他们已经仔细研究了几十颗遥远星系之中被称为“超新星”（supernova）的爆炸恒星，得出了宇宙正在加速膨胀的结论。 即便是对这些获奖者而言，这项发现也完全出乎他们的意料。他们看到的现象，就好比是把一个小球抛向了空中，却没有看到它落回来，反倒看着它越来越快地上升，最终消失在了空中，仿佛引力无法逆转小球上升的轨迹一般。类似的事情似乎发生在整个宇宙当中。
[世界正在膨胀。宇宙的膨胀始于140亿年前的大爆炸，但在最初几十亿年里，宇宙膨胀的速 度是越来越慢的。但最终，它开始加速膨胀。这种加速被认为是由暗能量驱动的，这种暗能 量起初只占宇宙的一小部分。但随着物质在宇宙膨胀过程中逐渐稀释，暗能量变得越来越显 著。] 宇宙膨胀的这种加速度暗示，在蕴藏于空间结构中的某种未知能量的推动下，宇宙正在分 崩离析。这种所谓的“暗能量”（dark energy）占据了宇宙成分的绝大部分，含量超过70%。它的本质仍然是谜，或许是今天的物理学面临的最大谜题。所以难怪，当两个不同的研究 团队在1998年公布相似的结果时，宇宙学的根基被撼动了。 索尔?佩尔穆特（Saul Perlmutter）领导着其中一个团队，即1988年启动的“超新星宇 宙学项目”（Supernova Cosmology Project）。布莱恩?施密特（Brian Schmidt）领 导着另一个团队，即1994年启动的“高红移超新星研究组”（High-z Supernova Search Team）展开竞争，亚当?里斯（Adam Riess）在其中起到了至关重要的作用。 两个研究团队通过寻找遥远空间中爆发的超新星，展开了绘制宇宙“地图”的竞赛。通过确 定这些超新星的距离和它们离我们而去的速度，科学家希望能够揭开我们宇宙的最终命运。
2013年“开信杯”广东省第九届中小学生 天文奥林匹克竞赛试题（高年组） 注意事项： 1、本卷为闭卷考试，请答卷人按照自己的真实水平独立完成。在监考老师宣布考试结束时应停止答卷。交卷时只须将答题卡交回。 2、选择题全部为单项选择，选择一个最接近正确的答案，答错不扣分。用2B铅笔将答题卡上相应的答案选框涂黑涂满，并用钢笔或签字笔在答题卡上写上姓名、学校、考号等信息。切勿用钢笔、圆珠笔或自动铅笔涂答题卡，以免影响成绩。答题卡采用机器阅卷，由答卷人填涂答题卡失误或不规范造成的失分由其本人承担。 3、总分100分，每题2分，考试时间90分钟。 4、比赛结果将在广东天文学会网站https://www.doczj.com/doc/c218286522.html,公布。 Part 1 天文热点 1. 这是一则今年@央视新闻微博发布、后被广泛转载的天象预报： “【六月最浪漫的时间表】6月13日和21日，我们光用肉眼就能看到水星！水星可是400多年前哥白尼一生都未见过的行星，极难观测。6月23日，超级月亮将美到窒息！16日和27日分别是天琴座和牧夫座流星雨，后者据说每小时上百颗，听上就很诱人有没有！如此美好的初夏夜空，你期待吗？” 这则信息中最符合实际情况的是（ D ） A. 关于水星的描述 B. 关于超级月亮的描述 C. 关于流星雨的描述 D. 都不符合实际 2. 2013年3月21日，普朗克研究团队公布了普朗克天文卫星的观测结果。结合WMAP 卫星等的观测数据，测得现今最精确的宇宙学参数。关于其成果，下面哪一项不正确( D ) A. 宇宙年龄约138亿年 B. 现在的哈勃常数为67.8km/s/Mpc C. 正常物质、暗物质、暗能量约占宇宙总能量的4.9% 、26.8% 、68.3% D. 宇宙膨胀速度有减慢趋势
宇宙加速膨胀与天文观测 廖?恺?朱宗宏 （北京师范大学天文系 100875） 一、背景介绍 宇宙加速膨胀深刻地影响了现代宇宙学研究，同时对于基础物理也提出了重大的挑战。它的发现荣获了2011年的诺贝尔物理学奖。在理论上，它与基础物理的统一紧密相连，为理论物理学家带来了机遇和挑战；在观测上，越来越多的项目投入到它的研究中来，观测技术、测量方法各方面都蓬勃发展。宇宙加速膨胀问题或者是暗能量问题不仅仅让人们重新认识宇宙演化历史，它也关系到宇宙的最终宿命。 宇宙加速膨胀的相关历史可以追溯到爱因斯坦提出广义相对论的时代。1917年爱因斯坦在创立著名的场方程时考虑到了引力在宇宙尺度上的影响。结合当时的天文观测资料，他认为所有的天体都在进行各自的本动，它们的平均状态是维持静止的，即宇宙是静态的。因此，有必要在场方程中引入一个常数，即宇宙学常数Λ来给出一个静态的有限的宇宙学模型解。然而在1929年，天文学家哈勃观测到了星系“发红”效应，即观测到的辐射谱线波长变长。我们令观测波长与发射时的波长比为1+z 。根据多普勒效应，红移z 是星系速度和光速的比：z v /c 。这种红移现象表明所有远距离天体正在离我们远去。另一方面，天体物理的研究表明，星系中的造父变星的绝对亮度可以通过测量光变周期得到，进一步通过测量变星的暗弱能够得到这些星系离我们的距离。这就好比已知蜡烛的亮度，观测到它的暗弱明亮表明了它离我们的远近。在这个原理下，哈勃也测量了这些星系到我们的距离并且注意到了星系相对我们的退行速度随着离我们距离的增大而增大，并把这一结论以哈勃图的形式给出。这一现象正是膨胀宇宙的表现。随后爱因 斯坦放弃了宇宙学常数，并且称引入这个常数是犯下的最大错误。值得一提的是，宇宙学常数在历史上被排除和重新引入了几次。在哈勃发现宇宙膨胀后，宇宙学家们都努力尝试测量膨胀速度是怎样减慢的。因为当时认为一般物质产生引力的吸引作用会使得这种膨胀速度减慢。人们甚至定义出了一个减速因子q 0来刻画膨胀速度变慢程度。 在20世纪末，人们对一种特殊的恒星演化阶段，即超新星爆发，有了很深入的研究。超新星爆发是指某些恒星在演化晚期所经历的一种剧烈的爆炸，它的亮度甚至可以和整个星系发出的光相比。特别地，一种分类为Ⅰa 型的超新星，由白矮星吸收其伴星质量达到钱德拉塞卡极限后发生坍缩爆炸，其光度几乎恒定，可以当作所谓的“标准烛光”。1998年，两个独立的团队观测到了比预期要暗弱的Ⅰa 型超新星，由此揭示了我们的宇宙正处在加速膨胀的状态，彻底地改变了人们对宇宙的认识。 宇宙加速膨胀的起源仍然是一个谜。根据广义相 图1 当前最为广泛接受的宇宙学模型ΛCDM ，即带有宇宙学常数的冷暗物质宇宙所给出的宇宙的演化历史 DOI:10.13405/https://www.doczj.com/doc/c218286522.html,ki.xdwz.2015.05.006
不连续时空观的探讨及发展 翟帅 摘要：目前国内研究的大多是爱因斯坦的四维连续时空，而本文的工作是以圈量子理论为主要依据，并进一步发展，使之成为描述时空特点的完善的理论。为什么时空总是和热力学产生那么多深刻的联系呢，因为能量是时空产生的原因，而热即是能量的一种。 关键词：不连续时空能量芝诺悖论圈量子理论 一、目前时空的理论 1、广义相对论 爱因斯坦的时空是四维的弯曲连续时空，在这个时空，没有直线。引力和电磁力都可以用时空弯曲来解释。毋庸置疑，这是天才的理论，它极其深刻的说明了引力和电磁力，使人类向大统一场迈了一大步。可以把爱因斯坦的时空模型比做一种流体，这样就直观的体现了爱因斯坦时空的特点，大质量的物体会引起超流体的局部变形，变形的程度取决于物质的质量。每次新的理论的产生，不是完全的否定过去，而是将原来的理论发扬光大。 2、弦理论 20世纪，物理学最恢弘的战斗发生在广义相对论和量子论之间，广义相对论在大的空间尺度、大的质量环境下体现出了它的正确性，而从微观角度，量子力学体现出了它的正确性，为了使这两个理论统一，物理学家们提出了弦理论，这个理论认为世间万物都是由微小的弦组成，吸引了大批物理学家并取得了一些成果，但是这仍然是一个不成熟的理论，弦理论预言的大量新的基本粒子和各种力并没有被观测到。 3、混沌分形理论
有人把混沌论、量子论、相对论称作21世纪最伟大的三个学说，混沌论产生于非线性空气动力学，后来发展到宇宙学领域，它认为空间是破碎的，是不确定的，在这个时空，甚至无法测量线段的长度。分维数的不断迭代产生拉压，折叠，扭曲产生了时间和空间，它指出了时空的不连续特性，但是这个理论并不能说明时间和空间的本源。 4、圈量子理论 一些新锐的科学家，在那些经过实验检测的结论上，利用自创的数学语言，几位科学家经过计算发现，时空是量子化的，或者说是离散而非连续的，时间和空间是由极小的圈组成，圈之间的相互作用，形成了所谓的自旋网络，也就是说时空很像一堆泡沫。圈量子理论提出后，一些科学家对它进行了检验，发现广义相对论在某种上和圈量子理论很相似，此外，圈量子理论还可以很好地解释黑洞的一些现象。 二、这些理论的纰漏 1、无法解决的芝诺悖论 芝诺悖论最为著名的是阿基里斯和乌龟的赛跑，假设开始时乌龟位于前方的100米远处，而阿基里斯的速度是乌龟的一百倍。当阿基里斯跑了100米时，乌龟移动了1米，而阿基里斯再前进1米时，乌龟前进了1厘米，如此，阿基里斯永远追不上乌龟。尽管有些人号称用无穷积分可以解这个悖论，但事实上积分学本身就避开了这个悖论的逻辑，这个悖论在连续时空的前提下是无解的。 2、狭义相对论前提没有明确 狭义相对论的假设是在飞驰的火车上，而我们知道如果火车的速度没有达到光速，那么它只是在做相对运动，而相对运动可以看做静止，因此在飞驰的火车和静止的火车上并没有区别。之所以出现这个问题，是因为影响火车内时间和空间的因素不在于
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/c218286522.html, 科学家找到宇宙加速膨胀新证据 作者：毛磊 来源：《发明与创新(学生版)》2005年第02期 英美天文学家借助美国宇航局“钱德拉”X射线天文望远镜进行观测，找到了宇宙在距今60亿年前开始加速膨胀的新证据。 天文学家们利用“钱德拉”望远镜对26个遥远的星系团进行了观测，其中每个星系团包含着数百个星系以及大量超高温气体。观测星系团发出的x射线使天文学家得以确定热气体和暗物质在每个星系团中所占的比例。他们随后经过一系列推算得出星系团与地球的距离，并将其与理论假设的推算结果进行比较，最终发现宇宙大概在60亿年前从减速膨胀转而开始加速膨胀。 从1998年开始，其他一些科学家分别通过观测超新星和宇宙微波背景辐射等发现了宇宙加速膨胀的迹象，并用暗能量来解释这一现象。暗能量据认为可以产生与引力相反的排斥力。英美天文学家观测的新结果与此前利用其他方法得出的结果基本吻合。天文学家们说，新结果意味着，观测星系团发出的X射线有望成为探测和研究暗能量的一种强有力的新方法。它不 仅可以用来对其他方法进行补充和独立验证，而月．找到的证据也更加直接。 英美天文学家将“钱德拉”望远镜和美宇航局“威尔金森微波各向异性探测器”的观测结果结合起来分析后，对宇宙的构成比例给出了新的估计。他们发现，宇宙中暗能量可能占到75％，暗物质为21％，剩下4％是可见物质。 “钱德拉”的新观测结果还显示，暗能量密度似乎不会随时间推移而发生快速变化，而是比较稳定，或者说与爱因斯坦所假设的“宇宙常数”相一致。但天文学家们对此并不能肯定。他们说，根据“钱德拉”的新观测分析结果，暗能量密度随着时间推移而增大的可能性也是存在的。有理论认为，暗能量的特性关乎宇宙的最终命运，如果暗能量能一直稳定存在，那么宇宙将会永远加速膨胀下去；而如果暗能量本身不稳定，强度不断增大或减小，那么宇宙可能最后会走向动荡的“大分裂”或“大坍塌”。
2、现代宇宙学中的几个问题 在所有科学学科中，宇宙学是最吸引公众的学科之一。康德说过：“有两种事物，我们愈是沉思，愈感到它们的崇高和神圣，愈是增加虔诚与信仰，这就是头上的天空和心中的道德律。”古代天文学，以天体测量为主，主要研究天体在空间的位置及其运动；至牛顿时代，牛顿创立牛顿力学，使天文学出现了一个新的分支--天体力学，这是天文学发展历史上的一个巨大飞跃；以爱因斯坦提出广义相对论为标志，天体物理学自此诞生并一跃成为天文学研究的主流…。现代宇宙学从整体上研究大尺度的时空性质，物质运动的规律。它是当代天文学中最活跃的前沿阵地之一。现代宇宙学的最大特征是必须尊重观测到的客观事实，必须能在理论物理学的基础上给予科学的说明。它涉及到恒星的起源和演化，星系的起源和演化，元素的起源和演化等多方面的基础理论问题。 1、量子引力如何帮助解释宇宙起源？ 现代物理学的两大理论是标准模型和广义相对论．前者利用量子力学来描述亚原子粒子以及它们所服从的作用力，而后者是有关引力的理论．很久以来，物理学家希望合二为一，得到一种“万物至理”--即量子引力论，以便更深入地了解宇宙，包括宇宙是如何随着大爆炸自然地诞生的．实现这种融合的首要候选理论是超弦理论，或者叫M理论--这是其名称的最新“升级版”，M代表“魔法”（ｍａｇｉｃ）、“神秘”（ｍｙｓｔｅｒｙ）或“所有理论之母”（ｍｏｔｈｅｒｏｆａｌｌｔｈｅｏｒｉｅｓ）．宇宙真的是在不断膨胀吗？宇宙真的是由一次热大爆炸中形成的吗？如果真的是，那么大爆炸之前的所谓数学奇点是什么东西？它是怎么形成的？大爆炸前一秒钟的激发机制又是什么？有证据表明，在最初的时刻，宇宙经历了又一次的巨大爆炸，称为膨胀，这样宇宙中的最大星体就起源于亚原子量子态的绒毛微细结构。这一膨胀的根本物理原因是个谜。Sloan 数字寻天项目是利用美国新墨西哥州的ApachePoint观测站2.5米的天体望远镜来观测可见宇宙的实验。该项目完成对整个天空四分之一的系统测绘任务后，产生详细的图像，确定一亿个以上的天体的位置和绝对亮度，将在某种程度上阐明膨胀之谜。该实验还将测量距100万多个最近星系的距离，通过一个比我们到目前探索大100倍的体积，给出宇宙一个三维图像。最后，使我们前所未有地了解到可见宇宙边缘的物质分布情况。这会提供质量密度中原始波动情况，膨胀的结果应该是这样。如果自然界的4种力量事实上是在几百万度以下表现为不同形式的一种力，那么大爆炸时期温度极高、密度极大的宇宙中，重力、强力、粒子和反粒子之间就没有什么区别了，爱因斯坦的物质和时空理论是以更普通的水准点为基础，因此无法解释宇宙初始时炙热的弹丸之地是如何膨胀成今天我们看到的景象的，我们甚至不知道宇宙为什么充满了物质，根据当今物理学的看法，早期宇宙中的能量应该产生了数量相当的物质和反物质，之后它们会互相湮灭，而某些神秘而作用巨大的物理过程使天平倾向了物质，于是足够的物质产生了充满星球的星系。幸运的是，初期宇宙还留下了一些线索，一个是宇宙微波本底辐射，这是大爆炸的余辉，几十年来，不管天文学家从宇宙的哪个角度测量，这种微弱的辐射都是一样的，天文学家相信，这种统一性说明，大爆炸是伴随着比光速还快的时空膨胀开始的。宇宙学观测表明宇宙是膨胀着的。通过对微波背景辐射和宇宙大尺度结构等的观测，宇宙的历史可以追溯到极早期发生的大爆炸。我们所知的基本物理，比如广义相对论和粒子物理标准模型，在那里都不适用。为理解宇宙起源，需要了解大爆炸时期的基本物理。 2、黑洞信息悖论的解决方法是什么？ 根据量子理论，信息--无论它描述的是粒子运动的速度还是油墨颗粒组成文件的确切方式--是不会从宇宙中消失的．但物理学家基普·索恩、约翰·普雷希尔和斯蒡芬·霍金却提出了一个固定的假设：如果你把一本大不列颠百科全书扔进黑洞中去，将会发生什么事？宇宙中
[2011 诺贝尔物理奖 宇宙加速膨胀完整图文解读 诺贝尔物理奖]宇宙加速膨胀完整图文解读
写在恒星之中
“有人说世界将终结于烈火，有人说将终结于寒冰……” 宇宙最终的命运是什么？或许它将终结于寒冰， 如果我们打算相信今年的诺贝尔物理学奖的 话。 他们已经仔细研究了几十颗遥远星系之中被称为“超新星” （supernova）的爆炸恒星， 得出了宇宙正在加速膨胀的结论。 即便是对这些获奖者而言，这项发现也完全出乎他们的意料。他们看到的现象，就好比是把 一个小球抛向了空中，却没有看到它落回来，反倒看着它越来越快地上升，最终消失在了空 中，仿佛引力无法逆转小球上升的轨迹一般。类似的事情似乎发生在整个宇宙当中。
[世界正在膨胀。宇宙的膨胀始于 140 亿年前的大爆炸，但在最初几十亿年里，宇宙膨胀的 世界正在膨胀。 世界正在膨胀 速度是越来越慢的。但最终，它开始加速膨胀。这种加速被认为是由暗能量驱动的，这种暗 能量起初只占宇宙的一小部分。 但随着物质在宇宙膨胀过程中逐渐稀释， 暗能量变得越来越 显著。] 宇宙膨胀的这种加速度暗示， 在蕴藏于空间结构中的某种未知能量的推动下， 宇宙正在分崩 离析。 这种所谓的“暗能量” （dark energy） 占据了宇宙成分的绝大部分， 含量超过 70%。 它的本质仍然是谜，或许是今天的物理学面临的最大谜题。所以难怪，当两个不同的研究团 队在 1998 年公布相似的结果时，宇宙学的根基被撼动了。 索尔?佩尔穆特（Saul Perlmutter）领导着其中一个团队，即 1988 年启动的“超新星宇宙 学项目”（Supernova Cosmology Project）。布莱恩?施密特（Brian Schmidt）领导 着另一个团队，即 1994 年启动的“高红移超新星研究组”（High-z Supernova Search Team）展开竞争，亚当?里斯（Adam Riess）在其中起到了至关重要的作用。 两个研究团队通过寻找遥远空间中爆发的超新星，展开了绘制宇宙“地图”的竞赛。通过确定 这些超新星的距离和它们离我们而去的速度， 科学家希望能够揭开我们宇宙的最终命运。 他 们本来以为， 自己会发现宇宙膨胀正在减速的迹象， 这种减速将决定宇宙会终结于烈火还是 寒冰。结果，他们发现了完全相反的事实——宇宙膨胀正在加速。
[一闪一闪亮晶晶，天上星星在哪里……]
宇宙在膨胀
如对您有帮助，可购买打赏，谢谢研究称暗能量或不存在宇宙并未加速膨胀 导语：暗能量是一种假想中存在的神秘能量，科学家们认为它正推动我们所在的宇宙加速膨胀。而近日一项由美国佐治亚大学教授爱德华基普里奥斯(Edw 暗能量是一种假想中存在的神秘能量，科学家们认为它正推动我们所在的宇宙加速膨胀。而近日一项由美国佐治亚大学教授爱德华·基普里奥斯(EdwardKipreos)开展的研究则提出，人们看待时间膨胀的方式将会提供一种不同的暗能量解释。所谓时间膨胀是一种由爱因斯坦预言的时间减慢效应。 在去年大热的好莱坞科幻大片《星际穿越》中，一个科学家小组穿越空间中的虫洞去寻找可供居住的新的行星。其中提到的一项细节便是说科学家们必须考虑时间膨胀效应：在那颗遥远星球上采集数据时花费的1小时就相当于地球上的7年时间。 爱因斯坦的广义相对论指出，重力作用下的时间膨胀效应具有方向性，即位于强重力场中的物体相较于位于较低重力场中的物体将体验到更慢的时间。与之相对的，爱因斯坦的狭义相对论则描述了两个运动中的物体之间的所谓“相互时间膨胀”效应，即两个运动中的物体相互之间都能感受到时间的减慢。 而根据一份新发表的论文指出，运动导致的时间膨胀可能并非“相互的”，而是有方向性的，即只有那个运动中的物体会感受到时间膨胀。这篇论文题为《绝对同步理论在宇宙学以及宇宙加速中的意义》，刊载于2014年12月23日出版的《pLOSONE》杂志上。 作为一名分子遗传学家，其实验室的主攻方向是细胞循环，但基普里奥斯在数年前开始对宇宙学以及相对论理论产生了浓厚的兴趣。他指出，这种现象可以借助全球定位系统的工作模式很容易地去加以理 生活常识分享
2、宇宙常数问题 （一）、宇宙常数问题的提出 1916年，Einstein在分析宇宙时发现，根据广义相对论，宇宙是不平衡的， 它要么是膨胀，要么是收缩。如果仅仅存在万有引力，那么星系之间应吸引而相互靠近，宇宙应是在收缩。为了使宇宙趋于平衡而完美，Einstein给宇宙方程加了一个常数。1917年，Einstein提出，宇宙间存在一种与万有引力相反的力量，使所有星系保持一定距离，这样宇宙才不会因星体间的万有引力而不断收缩。Einstein认为这种与万有引力相反的力量是恒久不变的，称之为“宇宙常数”。Einstein场方程为R μν— 0.5gμνR+υgμν= —8πGTμν，υ称为宇宙常数，由于增加了υg μν项，该方程在稳态、弱场非相对论近似下，回不到引力方程。因此只有假定υ非常小，在一般space-time范围与Newton引力势相比可以略去，上面 的场方程才可能成立。故υg μν项，只有space-time在宇宙级上才有显示。 上世纪中叶人们就试图对Einstein场方程进行修正．Brans和Dicke认为标量场和引力场同样起作用，正确的引力场方程应当是 Rμν－gμνR/2＝－8π（T μμν+T φ μν）/φ，（10） φ～1/G是同宇宙的质量密度相联系的标量场，Tφμν是包含φ场的能动张量．另一种简洁的方式是把Einstein方程等价地写成 R（1）μν－ημνR（1）λλ/2＝－8πG（Tμν+tμν），（11）tμν≡（Rμν－gμνRλλ/2－R（1）μν+ημνR（1）λλ/2） gμν＝ημν+hμν R（1）是Ricci张量中与hμν成线性的部分，上式说明场hμν是由总的能量和动量的密度和流产生的，t μν只是引力场本身的能动张量． 以上修正未考虑不同时空形式下的修正．我们曾试图寻找Einstein场方程的一般形式，它普适于Schwarzschild时空、Robertson-Walker时空和四维最大对称时空，但后来发现，Einstein场方程可能是普适的，问题在于ρ． 当代著名的天体物理学家F. Hoyle等人强烈主张稳态的宇宙模型，并作了许多工作。但如不从根本上找到Newton万有引力理论和Einstein广义相对论本身的缺陷，则很难建立令人信服的稳态宇宙模型。【1】自从牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出万有引力定律以来，人们应用引力理论取得了许多成就，也多次试图对该定律进行修正。如：纽科（Newcomo）等人曾提出修正牛顿引力中的平方反比律【3】，Poincare用推迟时t=r/c修正牛顿引力的瞬时超距作用【4】，Einstein 则对应提出广义相对论----引力理论，至今，许多人还在从事这方面工作，吕家鸿应用相对论理论直接对牛顿万有引力定律进行修正【5】，【6】，国外，也有人试
大连理工大学 硕士学位论文 暗能量与加速膨胀的宇宙姓名：王贝利 申请学位级别：硕士 专业：理论物理 指导教师：刘宏亚 20040601
摘要 近来对于Ｉａ型超新星的天文观测表明我们的宇宙正在经历一个加速膨胀的阶段。本文在回顾Ｋａｌｕｚａ－Ｋｌｅｉｎ理论和Ｓｐａｃｅ．Ｔｉｍｅ．Ｍａｔｔｅｒ理论的基础上，重点讨论了由Ｌｉｕ和Ｗｅｓｓｏｎ提出的宇宙大反弹模型（ＢｉｇＢｏｕｎｃｅＭｏｄｅｌ）。通过适当的选取模型中的两个任意函数我们可以得到一个简单的精确解，它把宇宙的演化分成了几个阶段：在反弹点之前宇宙收缩，在反弹点之后宇宙膨胀，并且在反弹点之后的早期宇宙减速膨胀，在反弹点之后的晚期，由于暗能量占据了宇宙的主要成分，所以宇宙加速膨胀。当时间趋于无穷大的时候，暗能量约占整个宇宙密度的三分之二，这和天文观测相符合。本文最后还对大反弹奇异点的性质进行了讨论。 关键词：Ｋａｌｕｚａ．Ｋｌｅｉｎ理论；Ｓｐａｃｅ．Ｔｉｍｅ．Ｍａｔｔｅｒ理论；暗能量；大反弹模型；宇宙加速膨胀
Ａｂｓｔｒａｃｔ ＲｅｃｅｎｔｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆＴｙｐｅＩａｓｕｐｅｍｏｖａｅｐｒｏｖｉｄｅｅｖｉｄｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｏｆｐｒｅｓｅｎｔｕｎｉｖｅｒｓｅ，ｗｈｉｃｈｌｅａｄｓｔｏｔｈｅｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙｔｈａｔｔｈｅｕｎｉｖｅｒｓｅｉｓｅｎｔｅｒｉｎｇａｎｉｎｆｌａｔｉｏｎａｒｙｅｐｏｃｈ．ＯｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｒｅｖｉｅｗｉｎｇＫａｌｕｚａ．ＫｌｅｉｎｔｈｅｏｒｙａｎｄＳｐａｃｅ－Ｔｉｍｅ—Ｍａｔｔｅｒｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ ｕｎｉｖｅｒｓｅｕｎｄｅｒａ“ｂｉｇｂｏｕｎｃｅ”ｍｏｄｅｌ，ｅｍｐｈａｓｉｚｅｓｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｐｒｅｓｅｎｔ ｉｓｄｅｒｉｖｅｄｗｈｉｃｈｃｏｎｔａｉｎｓａｔｉｍｅｖａｒｉａｂｌｅｃｏｓｍｏｌｏｇｉｃａｌ“ｃｏｎｓｔａｎｔ’’ｔｈａｔ ｄａｒｋｆｒｏｍａｈｉｇｈｅｒｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｎｄｍａｎｉｆｅｓｔｓｉｔｓｅｌｆｉｎ４Ｄｓｐａｃｅｔｉｍｅａｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓｃｏｎｔａｉｎｅｄｉｎｔｈｅｅｎｅ唱ｙ．Ｂｙｐｒｏｐｅｒｌｙｃｈｏｏｓｉｎｇｔｈｅｔｗｏａｒｂｉｔｒａｒｙ ｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｍｏｄｅｌ，ａｓｉｍｐｌｅｅｘａｃｔｓｏｌｕｔｉｏｎＣａｌｌｂｅｅａｓｉｌｙｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｅｂｉｇｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｕｎｉｖｅｒｓｅｉｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｓｅｖｅｒａｌｓｔａｇｅｓ．Ｂｅｆｏｒｅ ｕｎｉｖｅｒｓｅｅｘｐａｎｄｓ?ｂｏｕｎｃｅ，ｔｈｅｕｎｉｖｅｒｓｅｃｏｎｔｒａｃｔｓａｎｄａｆｔｅｒｔｈｅｂｏｕｎｃｅ，ｔｈｅ ｏｆｔｈｅｕｎｉｖｅｒｓｅｉｓＩｎｔｈｅｅａｒｌｙｔｉｍｅａｆｔｅｒｔｈｅｂｏｕｎｃｅ，ｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｔｈｅｂｏｕｎｃｅ，ｔｈｅｄａｒｋｅｎｅｒｇｙｏｖｅｒｔａｋ。８ｄｅｃｅｌｅｒａｔｉｎｇ．Ｉｎｔｈｅｌａｔｅｔｉｍｅａｆｔｅｒ ｔｉｍｅｔｈｅｄａｒｌ（ｍａｔｔｅｒａｎｄｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｏｎｅｎｔｅｒｓａｎａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇｓｔａｇｅ?Ｗｈｅｎ ｔｅｎｄｓｔｏｔｗｏｔｈｉｒｄｏｆｔｈ。ｔｅｎｄｓｔｏｉｎｆｉｎｉｔｙ，ｔｈｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｄａｒｋｅｎｅｒｇｙ ｗｉｔｈｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ?ｔｏｔａｌｅｎｅｒｇｙｄｅｎｓｉｔｙｏｆｔｈｅｕｎｉｖｅｒｓｅ，ｉｎａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｉｓａｌｓｏｉｎｃｌｕｄｅｄ? Ｓｏｍｅｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎａｂｏｕｔｂｉｇｂｏｕｎｃｅｓｉｎｇｕｌａｒｉｔｙ ＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｋａｌｕｚａ．Ｋｌｅｉｎｔｈｏｒｙ；Ｓｐａｃｅ－Ｔｉｍｅ－Ｍａｔｔｅｒｔｈｅｏｒｙ；ｄａｒｋ Ｍｏｄｅｌ；ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇｕｎｉｖｅｒｓｅ ｅｎｅｒｇｙ；ＢｉｇＢｏｕｎｃｅ