暗能量和真空涨落的本质

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暗能量和真空涨落的本质

武明全140112197403230438
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【摘  要】在宇宙存在加速膨胀及真空涨落事实的基础上，建立新的宇宙空间模型,并以此为基础，推断宇宙暗能量及真空涨落的实质。
【关键词】暗子；本源物质；理想气体
中图分类号：G3
引言
根据天文观测，我们的宇宙是加速膨胀的，这表明在宇宙空间内，存在着一种物质，推动着宇宙加速膨胀，科学上把这种物质称为暗能量。而在微观上，根据量子力学的预言及事实上的观察，宇宙真空中存在着真空量子涨落，即在所谓“一无所有”的真空里会出现两个类似于光子的正反粒子，然后迅速湮灭，这表明宇宙真空也不是真的空，而是存在着某种更为原始和基本的物质，或者更确切的说，宇宙真空本身就是一种物质！我们不妨称之为真空能。
本文就是在上述两个事实的基础上，假设暗能量和真空能就是同一种物质。并且假定这种物质是不连续的，存在着最小单位，每一个最小单位，我们称之为暗子。
一、基本原则

万物同源的原则。即宇宙中的一切物体，包括存在真空涨落的宇宙真空本身，都是源自同一种物质，我们称这种物质为本源物质。本源物质是不连续的。即本源物质是离散的，最终可以分解为一个个最小粒子。为了使问题简化，我们假定这种本源物质就是前文定义的暗子。也就是说，我们宇宙中的一切物质都是源自暗能量或者真空能。这种假定在科学上也是有一定支持的，科学已经指出，宇宙中68.3%是暗能量，26.8%是暗物质，4.9%是普通物质。假如万物确实同源，那么大家都是源自暗能量，逻辑上也说得通。不存在超距作用原则。即假如粒子之间没有任何物质，则粒子之间除了可以碰撞，将没有任何力的作用。反之，如果粒子之间存在力，则粒子之间一定存在物质。只有物质才可以运动，弯曲，膨胀，压缩。即凡是一种事物，如果它可以运动，弯曲，膨胀，压缩，那么它必然是一种物质。这也就是哲学上所谓的“物质都是运动的，运动的都是物质”。本源物质存在的背景是绝对真空。绝对真空是纯粹的一无所有，不存在运动，弯曲，膨胀，压缩，绝对真空和这些词语连接在一起，是没有意义的。绝对真空是连续的，无限的。同时强调一下，我们的宇宙真空是物质的，不是绝对真空。

上述原则是本文的逻辑基础，如果有证据表明，上述任何一个原则是错误的。则本模型立即可以被否定。

暗子的性质

我们在上述基本原则的基础上，来分析一下暗子应该具备哪些性质。
1.暗子是一个中性粒子，没有电性和磁性
暗子的这个性质，依据的是不存在超距作用原则。假如暗子是带电或者带磁的，那么暗子之间必然存在力，于是暗子之间必然存在物质。这样就产生了逻辑上的矛盾！因此，暗子只能是中性的。
2.暗子的运动遵循惯性定律，其碰撞是完全弹性碰撞
既然暗子是中性的，那么暗子在绝对真空里运动，在它与另一个暗子碰撞以前，必然是不受力的。因此，在这个时间内，暗子的运动必然是匀速直线运动，也就是说，暗子的运动遵循惯性定律。又由于暗子之间没有任何作用力，因此暗子之间的碰撞不会导致能量损失，符合完全弹性碰撞。
3.暗子没有质量
暗子的这个性质同样依据的是不存在超距作用原则。假如暗子是有质量的，那么暗子之间必然存在引力，于是暗子之间必然存在物质。这样就产生了逻辑上的矛盾。因此，暗子只能是没有质量。
4.暗子没有体积
说到这里，你可能会问，那既然如此，宇宙中各种物质的体积又是如何形成的呢？传统观点认为，体积是具有一定形状的物体所占有的空间。但是我们细细的分析，这个定义是不准确的，比如你如何定义原子的体积？实际上我们知道，原子是空空荡荡的一个空间，它的体积是最外层电子围绕原子核形成的，因此按照这个特点，我对体积的定义是：宇宙中所有物体的体积都是由组成该物体的粒子运动形成的，比如宇宙的体积，是由万物运动形成的；银河系的体积是由围绕他旋转的恒星运动形成的；原子的体积则是由围绕原子核旋转的电子运动形成的；而质子的体积，我们也有足够的理由相信，它也是由夸克的运动形成的。因此作为宇宙万物最本源的，没有内部组成的物质，体积为零不是自然而然的吗？——但本文为了解释暗子之间的碰撞以及碰撞后方向的改变，我们在此处也赋予了暗子一个体积，但这个体积与我们因粒子运动而形成的体积在概念上完全不一样。
根据以上对于暗子性质的分析，我们可以发现，由无数暗子杂乱无章运动组成的暗能量或者真空能，恰恰就是教科书所定义的理想气体：所谓理想气体就是忽略了气体分子的体积和分子之间的作用力，分子之间只有完全弹性碰撞的一种气体模型。因此，暗能量或者真空能就是漂浮在绝对真空里的一团理想气体。下面，我们根据理想气体的性质来分析暗能量和真空能所具有的性质。
三、暗能量的实质
1.有限宇宙的膨胀机制
根据上文的分析，所谓暗能量，其实就是宇宙真空本身。而我们根据现代科学的种种观察，宇宙是有限的。也就是说，暗能量也是有限的。这表明，暗能量就是一团有限的漂浮在无限绝对真空里的理想气体！根据理想气体的性质，由于暗子本身是运动的，于是内部必然会发生碰撞，然后导致这团理想气体膨胀。这就是暗能量导致宇宙膨胀的作用机制。
2.哈勃定律
根据观察我们知道，宇宙的膨胀遵循哈勃定律。下面我们看看理想气体的膨胀是否也遵循这个规律：我们假定理想气体内的暗子平均速度是v，显然按照惯性原则及完全弹性碰撞原则，暗子的平均速度是不会改变的。也就是说，理想气体的最边缘的扩散速度始终是v。但是我们知道这团理想气体的数量是非常庞大的，于是在理想气体的内部一个相对较小范围内（这个相对较小的范围，就是我们的宇宙视界，如下图）

理想气体的密度将是非常均匀的，那么暗子之间的远离速度也是均匀的，但远远小于v。于是在这个范围内，暗子之间的远离，就像一个工厂的伸缩门一样，几乎均匀的扩散。于是我们站在任何一点上，都可以得出宇宙膨胀速度符合距离越远膨胀速度越快这个结论。这就是哈勃定律，表示为v膨胀=h0d，其中h0是哈勃常数。
四、真空涨落的实质
我们先了解一下什么是真空涨落：按照科学观察的结果：真空并非人们所想象的空无一物，事实上真空是由不同虚实粒子不断出现和消失组成的集合，这种现象被称为真空涨落。一般来说，这类极度短暂的粒子完全不被注意到，但在某些情况下真空力可能会产生可被测量到的效应。
下面我们在理想气体的模型下，看看真空涨落是怎么发生的。在极其微观的空间下，暗子的运动其实是非常杂乱无章的，暗子之间的密度也不是处处均匀，于是暗子流不可避免的会从密度大的流向密度小的地方。有时候，会出现三维点源和点汇的流动现象，如下图：



通过图，我们可以发现，所谓粒子对的产生其实并不是什么无中生有，而是暗子流之间的互相干扰作用导致形成的两个旋转方向相反的漩涡，这两个漩涡由于空间压力再碰到一起的时候，又会互相抵消而形成湮灭，继而转换成暗子流的平动能量，而这种平动能量又会返回来再形成两个正反漩涡，这两个正反漩涡非常类似于流体中的点源和点汇，由于在理想气体中，暗子运动的不规则性，因此不会出现真正的奇点。因此就成了如上图的形式。这就是真空量子涨落的实质。

参考文献：

百度百科宇宙暗能量的介绍。百度百科对于宇宙真空涨落的介绍。大学物理教材对于理想气体的介绍。武明全的网上论文《宇宙的理想气体模型》