什么是暗物质？暗物质在哪里？

娣玲

　　暗物质今被称为物理学天空上的乌云，中科院物理所登载蔡一夫等撰的《现代宇宙学简史》一文介绍说：

笼罩在热大爆炸宇宙学说上的“乌云”并非暗能量这么一朵，事实上另一朵“乌云”早在 20 世纪 30 年代就已经困扰了宇宙学家很久。20 世纪 70 年代天文学家通过测量星系的旋转曲线发现星系自转速度在较大尺度上并不符合理论规律，在标准理论框架下可见物质的引力太弱无法维系星系周边发光天体的稳定演化。因此，一个大胆的猜想被理论家提了出来，宇宙中可能存在大量不可见的所谓的暗物质，正是这些暗物质提供了更多的引力来维系宇宙中的星系的稳定存在。和暗能量类似，暗物质的物理本质至今仍然尚未得知。.......直至今日，关于暗物质的理论解释仍然众说纷纭。宇宙学家致力于通过各种实验手段来探测暗物质，例如加速器、地下实验室、空间观测等方法，进行直接或者间接实验，以期待在不久将来能逐渐揭开暗物质神秘的面纱，一探究竟。

　　但是，几乎没有人考虑过大尺度上星系自旋曲线有可能符合不只是“引力”而还有强和弱相互作用、以及电磁相互作用共同参与的新宇宙学理论模型的规律，从而解决暗物质问题。
　　周光召先生说：“我觉得比较基本的理论物理的问题，还是集中在宏观的量子态方面有没有新的发现。”（周光召. 如何发展中国的理论物理[J]. 《科学》(双月刊)，2004年11月（56卷6期）. 北京大学物理学院网站. ）
　　关于物质的引力，著名物理学家、1976年诺贝尔物理学奖获得者丁肇中教授说：“1612年，宇宙中物质之间被发现存在引力，但到现在为止没有人知道引力是怎么回事。”（丁肇中. 从物理实验中获得的体会[N/OL]. 光明日报, 2015-01-29(11).）
　　事实上，科学共同体共识的物理学已陷入困境。《科技日报》刊登刘霞综合外电的《物理学陷入困境：接下来该怎么办？（上）、（中）、（下） 》（分别载于《科技日报》2013年6月10日、11日、12日的第02版“国际大视野”），该文章的（上）篇说：“爱因斯坦对于他本人提出的数学方程，接受程度也是有限的。他并没有‘足够认真’地看待他的广义相对论，他并不相信广义相对论能预测出黑洞或者宇宙在不断膨胀。” 但持此说者其实并不懂爱因斯坦的认真。令人感叹爱因斯坦伟大的，是他的至今没有被科学共同体“足够认真”地看待的以下见解，即：
　　按照爱因斯坦的见解，“理论物理学的基础重新受到震撼”，记录自然规律，需要构建一种不用微分方程描述的、只按照量子规则形成的、合理的新思想或新数学语言。而且，“这思想体系所包含的彼此独立的假设或公理最少”，就是说，只有唯一的一个理论演绎推导的出发点——假设、原理或公理。参见《构建新数学——物质的几何学》https://zhuanlan.zhihu.com/p/48682336
　　早期量子论没有完全脱离经典理论范畴，按牛顿和莱布尼茨发明的微积分理论及康托尔连续统假设（康托尔的集合论）的思维模式，有如史蒂芬霍金的宇宙奇点爆炸（暴胀膨胀）理论。或如蔡一夫等说：“1929年美国天文学家哈勃给出星系的红移与星系间的距离成正比的定律并推导出星系在相互退行的膨胀论。这一具有里程碑意义的发现意味着，我们的宇宙中星系曾经非常靠近，并在约百亿年前可能来自于一个时空点，而这一刻的宇宙无比致密。”
　　完全脱离经典理论范畴，按照量子规则，宇宙爆炸（暴胀膨胀）始于一个单位，而不是始于奇点（奇点没有大小）。
　　所以，按照量子规则，合理的想法，量子论的宇宙学（物理学）的出发点——假设或公理：“宇宙只有一个”（用“一尺”表示）。详参《发现｜相对性论宇宙学的原始态》：https://zhuanlan.zhihu.com/p/50948329
　　据悉，2019年数学界的最高奖──阿贝尔奖颁给凯伦·乌伦贝克，表彰她在“几何偏微分方程、规范理论和可积系统的开创性贡献，以及她在分析、几何和数学物理领域的工作上的深远影响。”（https://zhuanlan.zhihu.com/p/59792725）但仍没有脱离经典微积分理论或康托尔的集合论的范畴。
　　中国本土的数学界发现，从现实世界物质实践中找到或发现一个完整宇宙的几何抽象——形数结合的几何学图形“一尺”，即找到宇宙几何学理论演绎的出发点——假设或公理：“宇宙只有一个”（用“一尺”表示），以开始定量探索和求解整个宇宙的各种运动及其运动规律，从而用几何分形及其几何物理方法（俗称“数学物理方法”）的张量态导出整个宇宙的物质的几何连续统整数——量子数系统（即物质的几何整数规范理论，亦即量子规范理论），继而导出几何整数微分——可积系统的初始条件（亦即凝聚态物理过程——我们人类的宇宙过程的初始条件或边界条件），是发展具有物质宇宙意义的数学学科──数学科学的根本任务，也是对物质结构、宇宙演化的认识和物质理论科学的基础。在此基础上方能够导出完全符合量子规范的宇宙标准原子及其亚原子内部物质基本粒子间的相互作用结构的动态几何模型。否则在宇宙学意义上，大型速器对撞机实验探测、暗物质的实验探测和天文观测就会迷失方向，犹盲人瞎马，欲进不能。（参见《怎样构建宇宙的数学科学模型？》：https://zhuanlan.zhihu.com/p/59612063）
那么，能够知道暗物质在哪里吗？

　　根据上述新的数学科学方法严格演绎证明，宇宙中物质之间的吸引相互作用（所谓“引力”）有两种：一种是物质量子之间的吸引相互作用（力），它的出现是凝聚态物理过程的初始条件（其数学形式表现为上面已述的可积系统的初始条件——几何整数微分），亦是物质基本粒子形成或产生的基本条件（物质的基本粒子是由物质量子凝聚形成的凝聚态物质）；还有一种是物质基本粒子之间的吸引相互作用（力），它出现在新宇宙学量子规范理论导出的宇宙标准原子的动态表现（即宇宙亚原子内部运动过程）中。理论导出定量的几何版块形式表整个宇宙标准原子内部呈现物质基本粒子群的正物质、反物质粒子分立对抗着的态构。宇宙标准原子内对抗统一的动态表现（即宇宙亚原子的内部运动），首先是基本粒子之间的强相互作用及量子场的出现（量子场即宇宙背景辐射媒质）；接着依次出现基本粒子之间的弱相互作用、基本粒子之间的吸引和坍缩的作用（简称粒子间的吸引相互作用或“引力”）；最后是基本粒子之间的电磁暴胀（宇宙时间T=0）和膨胀（宇宙时间T>0，宇宙钟的摆——物质四极矩和多极矩等以测不准关系往来摆动而协同物质基本粒子群膨胀）的作用（简称电磁相互作用）。这就是当今科学共同体共识的物理学欲求而不得的所谓的“统一场论”宇宙模型。
　　上述数学科学方法导出的基本粒子间的四种相互作用依次出现，使整个宇宙原子内部所有基本粒子之间具有“宇宙距离阶梯”关系的群的态构而膨胀，称为理论导出的宇宙距离阶梯的动态几何模型。该理论模型正好补足了目前天文观测既有成果实证的“宇宙距离阶梯”图中的第①垂直条下方的缺失部分。上述宇宙原子的几何模型在宏观世界与微观世界皆表现为统一的同构模型，即微观世界的每一个基本粒子，同样能够在宏观宇宙中以巨大的超星团呈现。根据基本粒子间的相互作用距离不同可知，相对于宇宙距离阶梯中的最亮星系（位于第⑤垂直条上方），上述缺失部分是最暗的部分（该部分呈现为超星团的基本粒子有许多个），是名副其实的暗物质。这可以解释为什么以现今的天文观测工程技术尚未被观测到，或难以被观测到。再者，理论导出的宇宙距离阶梯的动态几何模型，还能够与高能物理实验微观探测既有成果实证的“基本粒子”中的相互作用的表现相印证而吻合。
　　关于什么是暗物质？在2016年3月8日访中国科大的演讲中，丁肇中教授解释称：宇宙中90%的物质是看不见的，因为看不见，所以称之为暗物质。他还说：“有些问题今天的物理理论没法解决，这就会产生新的理论。这令人兴奋。越是难以解决的问题越是要挑战。”（《新安晚报》安徽网讯）
　　现在，根据物质的几何整数的量子规范理论的新宇宙学模型，可作出科学的预言：暗物质存在于宇宙距离阶梯的第①垂直条的下方，这将是未来天文观测发展的新方向。图详见：

作者：一点资讯