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暗物质的真面目

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宇宙中,暗物质的总质量远多于普通实物。但是,暗物质看不见,摸不着,是物质世界中隐藏着的大多数。
目前,多数科学家认为暗物质是某种粒子。为了捕捉暗物质粒子,揭示暗物质的真面目,人们不惜斥巨资打造先进探测设备,上天入地,八方寻觅,却始终未见暗物质“真身”。面对这样的结果,人们有必要反思:之前描绘的暗物质“画像”符合实际吗?也许需要换个思路去寻找暗物质。


1楼2016-09-14 12:32回复
    有一个物理现象叫做“光线引力弯曲”,科学家们常利用这一现象来探测天体周围的暗物质。广义相对论认为,光线弯曲是存在引力物质时时空发生了弯曲而引起的结果。然而有学者指出,光在引力场中的传播也可以用一个等效的真空渐变折射率来处理,其计算结果与实际天文观测相吻合。“真空可以看作一种特殊的物理介质,·······它可能会受到引力物质的影响,因而在平直时空的框架下,引力场中的真空具有一个随距离渐变的折射率。”.另外,“时空弯曲”说只适合于光的本质是“粒子”的情况;如果光的本质是依靠真空介质传播的波,那么“光线引力弯曲”就只能由“渐变的折射率”引起了。
    引力场中的真空为什么会具有一个随距离渐变的折射率?根据现有的光学实验和理论,对于同一种媒质来说,产生渐变折射率的主要原因是媒质的密度渐变。也就是说,光线引力弯曲的原因是真空介质密度渐变。
    是什么原因引起真空介质密度渐变呢?这个原因要从天体与真空介质之间的相互作用之中寻找。已知有四种基本相互作用,其中强力和弱力是短程力,不会对真空介质密度产生影响;电磁力虽然是长程力,但是天体一般都是电中性,也不会对真空介质密度产生影响;所以,只有引力是造成真空介质密度变化的原因。真空介质也是物质的一种形态,它们也应该参与引力作用。长期以来,真空的引力作用一直被人们忽视,其原因是真空介质通常均匀分布,普通实物受到其周围真空介质引力的合力为零, 从而造成了真空介质没有引力的假象。 但是,真空的引力效应在一定条件下会显现出来。普通实物与真空介质之间的引力作用会使真空介质的密度产生微弱的不均匀性,距离普通物质越近处,真空介质的密度就越大。这样,普通实物周围的真空就有了未披抵消的额外引力质量,即所谓暗物质。


    2楼2016-09-14 12:35
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      2026-07-20 00:36:29
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      根据牛顿万有引力定律,可以合理地假定实物周围任意一点的真空暗物质密度与实物的引力质量成正比,与该点到实物质心的距离平方成反比。如果把真空看成一层层以实物质心为中心、厚度为dr的球壳,那么半径为r的真空球壳中产生的暗物质的引力质量是

      式中,M是实物的引力质量,k是比例常数。根据有关天文观测资料,估计k值量级为或者更小。式(1)表明,每层真空球壳中产生的暗物质数量是相等的。在距离实物质心R处,真空暗物质总引力质量是


      3楼2016-09-14 12:36
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        需要指出的是,(2)式和(5)式给出的真空暗物质的计算方法都只适用于单个物体的外部空间,而不适用于物体内部空间或者几个物体之间的空间。在物体内部空间或者几个物体之间的空间,来自不同方向的引力作用会相互削弱,致使所产生的暗物质数量比单个同等质量的实物质点在同样大小的空间范围所产生的暗物质要少。
        综上所述,暗物质不是通常意义下的某种粒子,而是普通实物周围的真空介质的密度渐变的结果。而造成这种“密度渐变”的原因,是实物引力对真空介质的拉拽。
        参考文献:
        [1] 林强,叶兴浩.现代光学基础与前沿.科学出版社,2010
        [2]Vera C. Rubin ,旋涡星系中的暗物质,科学美国人,1983,10


        5楼2016-09-14 12:38
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          需要指出的是,(2)式和(5)式给出的真空暗物质的计算方法都只适用于单个物体的外部空间,而不适用于物体内部空间或者几个物体之间的空间。在物体内部空间或者几个物体之间的空间,来自不同方向的引力作用会相互削弱,致使所产生的暗物质数量比单个同等质量的实物质点在同样大小的空间范围所产生的暗物质要少。
          综上所述,暗物质不是通常意义下的某种粒子,而是普通实物周围的真空介质的密度渐变的结果。而造成这种“密度渐变”的原因,是实物引力对真空介质的拉拽。


          6楼2016-09-14 12:40
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