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twxz木蟲 (正式寫手)
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[交流]
微波背景輻射形成理論本身的錯(cuò)誤 已有3人參與
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微波背景輻射形成理論本身的錯(cuò)誤 在宇宙大爆炸理論中，對微波背景輻射的形成過程，大致可以概述如下：在宇宙形成的初期，這時(shí)宇宙的溫度極高，宇宙存在的形式主要是輻射。在宇宙膨脹的過程中，溫度下降到一定程度后，中子和質(zhì)子開始出現(xiàn)，電離態(tài)的氫和氦元素逐步形成。這時(shí)輻射和物質(zhì)還緊密耦合在一起，輻射譜是黑體輻射譜。在宇宙形成后大約30萬年，由于宇宙膨脹，溫度下降，氫和氦的電離態(tài)消失，只有中性態(tài)的氫和氦留下，這時(shí)被稱為輻射和物質(zhì)‘退耦’，具有黑體譜的輻射成為背景輻射。以后宇宙繼續(xù)膨脹，輻射的溫度繼續(xù)下降，但輻射的黑體譜繼續(xù)保持不變，形成今天的具有黑體譜的微波背景輻射。 從這里我們可以看到，微波背景輻射形成的一個(gè)主要條件是：在宇宙形成大約30萬年后，宇宙空間中氫和氦的電離態(tài)消失，只有中性態(tài)的氫和氦存在�？墒墙柚鶻MM—牛頓X射線衛(wèi)星的高靈敏度觀測，天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在宇宙中大約物質(zhì)總量的一半，仍然以高溫電離氣體形式存在于宇宙空間中，并不像微波背景輻射理論所假設(shè)的那樣，宇宙空間中氫和氦的電離態(tài)已經(jīng)消失，只剩下中性態(tài)的氫和氦。這實(shí)際上已經(jīng)否定了宇宙大爆炸理論中微波背景輻射形成的主要假設(shè)條件。 這些高溫電離氣體之所以能夠被發(fā)現(xiàn)，是由于這些高溫電離氣體會(huì)發(fā)射出低能量的X射線。顯然，這些高溫電離氣體在微波波段也會(huì)發(fā)出輻射。彭齊亞斯和威爾遜所觀測到的微波背景輻射，在銀道面上有較強(qiáng)的結(jié)果就是證明。這些高溫電離氣體在微波波段發(fā)出的輻射顯然和所謂宇宙大爆炸的遺跡有不同的輻射譜。即使有宇宙大爆炸留下的遺跡微波背景輻射，也會(huì)被這些高溫電離氣體在微波波段也發(fā)出的輻射所污染。在現(xiàn)在所謂微波背景輻射的數(shù)據(jù)處理中，對銀道面上這些高溫電離氣體的輻射污染的改正，就是根據(jù)其輻射譜和背景輻射譜的不同來進(jìn)行。同時(shí)，這些高溫電離氣體中的自由電子還會(huì)和宇宙空間中的背景輻射發(fā)生相互作用。因此我們現(xiàn)在所觀測到的微波背景輻射，由于這些高溫電離氣體中自由電子的存在，已經(jīng)不可能單純是宇宙大爆炸留下的遺跡。應(yīng)當(dāng)是宇宙空間中輻射和高溫電離氣體相互作用達(dá)到平衡后的結(jié)果。 高溫電離氣體要和微波背景輻射發(fā)生相互作用最著名例子是高溫電離氣體要對微波背景輻射的黑體輻射譜發(fā)生所謂 Sunyaev-Zel’dovich效應(yīng)。它是1972年由前蘇聯(lián)科學(xué)家Sunyaev和Zel’dovich提出的。他們指出微波背景輻射的光子與星系團(tuán)等天體中的高能電子要發(fā)生逆康普頓散射，從而導(dǎo)致觀測到的溫度譜分布產(chǎn)生變化。經(jīng)過逆康普頓散射，高能電子的一部分能量轉(zhuǎn)移給了背景輻射中的低能光子，因而低能光子的數(shù)量減少，高能光子的數(shù)量增加，光子的總能量增加。因此即使在所謂的宇宙早期，確實(shí)存在具有黑體輻射譜的微波背景輻射，由于宇宙空間中高溫電離氣體中自由電子的存在，宇宙微波背景輻射譜也不再可能是理想的黑體輻射譜。理論計(jì)算表明，一個(gè)典型的星系團(tuán)，就能使原來具有黑體輻射譜的微波背景輻射的譜分布可以明顯地偏離原來的譜分布形態(tài)。在輻射譜的最大偏離點(diǎn)，這個(gè)偏離折合成溫度，可以達(dá)到1 mK這個(gè)可觀測到的量級。 由此可見，微波背景輻射的形成理論本身就是根據(jù)虛假的前提假設(shè)推導(dǎo)出來的，和實(shí)際情況完全不符合。加上前面文章中對微波背景輻射應(yīng)當(dāng)是‘局域性’的背景的討論，證明微波背景輻射再不能認(rèn)為是‘對大爆炸理論的一個(gè)有力證據(jù)’。 宇宙學(xué)家為了堵上這個(gè)理論上的漏洞，提出了 ‘宇宙再電離’的理論。國家天文臺(tái)陳學(xué)雷研究員在科學(xué)網(wǎng)上有一篇文章，專門介紹了有關(guān)‘宇宙再電離’問題的研究現(xiàn)狀。陳學(xué)雷研究員在文章中提到：‘宇宙的再電離是星系形成與演化的關(guān)鍵階段，也是至今人類所認(rèn)知的宇宙演化歷史中的一塊重要空白’�！诶碚撋希钪嬖匐婋x的研究已遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在了觀測的前面’�！覀兤诖磥淼挠^測技術(shù)會(huì)越來越成熟，為我們從觀測上限制物理參量進(jìn)而從根本上理解宇宙再電離的過程打下良好的基礎(chǔ)’。 由此可見，為了堵上大爆炸宇宙學(xué)和微波背景輻射理論中這個(gè)漏洞，宇宙學(xué)家和理論物理學(xué)家已經(jīng)費(fèi)盡了心機(jī)，提出了許多虛構(gòu)的假設(shè)性理論，因此已經(jīng)使宇宙再電離的研究在理論上已遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在了觀測的前面。可是結(jié)果仍然是宇宙演化歷史中的一塊重要空白，無法用現(xiàn)在已有的天文觀測結(jié)果加以驗(yàn)證。只能寄希望于未來的天文觀測技術(shù)會(huì)越來越成熟，能為宇宙學(xué)家們虛構(gòu)的假設(shè)性理論，提供幾根救命的稻草。 陳學(xué)雷研究員文章的地址是： http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=3061&do=blog&id=281603 |
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