暗能量與暗物質的探索

■沙如華

（南通創維測繪有限公司江蘇南通226300）

暗能量與暗物質的探索

■沙如華

（南通創維測繪有限公司江蘇南通226300）

暗能量和暗物質是一種不可見的、能推動宇宙運動的能量，宇宙中所有的恒星和行星的運動皆是由暗能量與萬有引力來推動的，1915年，愛因斯坦根據他的相對論得出推論：宇宙的形狀取決于宇宙質量的多少。他認為:宇宙是有限封閉的。如果是這樣，宇宙中物質的平均密度必須達到每立方厘米5×10的負30次方克。但是，迄今可觀測到的宇宙的密度，卻比這個值小100倍。也就是說，宇宙中的大多數物質“失蹤”了，科學家將這種“失蹤”的物質叫“暗物質”。

1932年，美國加州工學院的瑞士天文學家弗里茲?扎維奇最早提出證據并推斷暗物質的存在。弗里茲·扎維奇觀測螺旋星系旋轉速度時，發現星系外側的旋轉速度較牛頓重力預期的快，故推測必有數量龐大的質能拉住星系外側組成，以使其不致因過大的離心力而脫離星系。

弗里茲·扎維奇發現，大型星系團中的星系具有極高的運動速度，除非星系團的質量是根據其中恒星數量計算所得到的值的100倍以上，否則星系團根本無法束縛住這些星系。

21世紀初科學最大的謎是暗物質和暗能量。暗物質存在于人類已知的物質之外，人們知道它的存在，但不知道它是什么，它的構成也和人類已知的物質不同。

在宇宙中，暗物質的能量是人類已知物質的能量的5倍以上。暗物質的總質量是普通物質的6.3倍，在宇宙能量密度中占了1/4，同時更重要的是，暗物質主導了宇宙結構的形成。暗物質的本質還是個謎。

科學家認為，整個宇宙有84.5%是由暗物質構成，但一直未能證明其存在。已有不少天文學家認為，宇宙中90%以上的物質是以“暗物質”的方式隱藏著。

天文學家們稱，根據當前一些統計資料顯示，我們平常看不見的暗物質很可能占有宇宙所有物質總量的95%，而人類可以看到的物質只占宇宙總物質量的不到10%。

暗能量是什么，暗物質又是什么，多少年來，一直未有中肯的科學定論，在此，根據筆者的宇宙探索對個問題作一些簡單的討論。

什么是暗能量，暗能量就是宇宙空間溫度降低的趨勢形成的一個能量，簡單地說，這個降溫的趨勢類似于地球表面物體從高處下落的狀況，降溫現象處處存在，因此暗能量充滿整個宇宙空間。下面對這個降溫的現象作一些簡單的探索。

在現代宇宙空間，有一個普遍存在的共性現象，就是宇宙空間能量耗散與散熱降溫，這是一個廣泛存在的客觀自然現象，并且，由于它太普遍了，它沒有能夠引起人類對它的重視，從這個客觀的自然現象出發，筆者探索出一個宇宙運動的基本形式，下面對這個形式作一點簡單的說明了。

宇宙運動存在兩個方面的內容，一個內容是宇宙空間溫度在極限高溫與極限低溫間的高低振蕩運動；另一個內容是物質在有形與無形間的來回變化運動。

在現代宇宙空間，所有的能量物質都在通過各自的方式對宇宙空間散發著光和熱，燃燒、爆炸、輻射等，但是經過了多少億年的散熱運動，宇宙空間的溫度并沒有升高，反而處在不斷的下降之中，散熱降溫現象因此成為物質世界客觀存在的一個共性現象，熱力學第二定律就是對這個共性現象的說明，同時這個共性也是熱力學第二定律產生的根本。

從這個共性現象出發，可以直接推導出宇宙運動的一個重要主題就是散熱降溫運動，對于當前的科學發展進程來說，這應是一個無須特別證明的事件，因為散熱降溫現象已經是一個公認的客觀存在，只需要認真地把它提出來，就可以了。

從散熱降溫的共性現象出發，宇宙空間的溫度將處在一個持續下降的漸進之中，但是，溫度是一個沒有空間方向的變量，它只能在空間的任意點上原位置高低變化，科學上稱其為標量，與空間方向不一樣，當它降低時，它不能無限降低，必然存在一個低溫的極限位置，這個極限位置的溫度值就是相應的極限低溫，極限低溫的溫度大小，暫時無法推測，也許就是絕對零度，也許是比絕對零度更低的負溫度。

從散熱降溫的共性現象出發，宇宙空間它必然存在相應的即時溫度狀況，這個溫度是散熱降溫的對象。如果時光回塑，宇宙空間的溫度將逐漸升高，而時間存在無限的過去，但溫度不可能隨時光的回塑而無限升高，必然存在一個極限位置，這個極限位置的溫度值就是極限高溫，它就是散熱降溫運動的初始溫度。

這是一個與極限低溫相對應的狀況，在這個極限位置處，如果時光繼續回塑，溫度將不再升高，而是從極限高溫狀態退回到極限低溫之中。

在這里，從極限高溫退回到極限低溫的狀況是一個很重要的關鍵，通過這樣的方式，溫度的變化具有了周期變化的形式，它成為宇宙無限運動的一個關鍵，如果不這樣，宇宙運動將無法進行，溫度的運動是在空間點上原地高低變化的，它沒有相應的空間方向，這也是宇宙空間唯一沒有方向的變量，只有它可以進行周期性變化運動，這個溫度的周期屬性為宇宙的周期運動提供了唯一的機會，當無數個溫度振蕩周期相連時，無限的宇宙運動隨之形成。

這是從能量耗散與散熱降溫的客觀現象的角度入手，經過簡單的推導得出的結論，這是宇宙運動的自發現象，對于這個自發運動，只能探索是什么，無法探索為什么。

在這個降溫運動中，極限低溫處在主導地位，因為散熱降溫現象是自發進行的，它的主導作用形成了天然的吸引作用，它要求宇宙空間溫度始終處于極限低溫之中，只是因為物質世界的存在，才影響了極限低溫的生成。物質世界通過燃燒，爆炸、輻射等方式向宇宙空間散發了光和熱，但宇宙空間并沒有產生升溫變熱的現象，反而處在一個持續的降溫進程中，這說明，降溫是一個主題，具有主導作用。即使通過人為的方式制造出相應的熱量狀況，熱量也會很快有消失。

熱力學第二定律就是散熱降溫自然現象的證明。這種熱量消失，空間溫度不斷降低的運動現象在形式上導致了極限低溫對于一切高溫狀況的吸引作用，這個吸引作用構成了宇宙空間極限低溫的引力源作用，這個引力源作用一方面可以看成冷的負能量對熱的正能量的負壓吸引作用，另一方面也可以看成是熱的正能量對冷的負能量的熱壓力作用。這是一個看不見，摸不著的能量狀況，但它充滿整個宇宙空間，它控制著整個宇宙的運動狀況，它就是現代科學上的暗能量。

溫度下降的趨勢構成了相應的能量現象，溫度現象充滿整個宇宙空間，當人類對物質的現象重視并感興趣時，對這個溫度現象產生了相應漠視狀況，如果僅從有形物質世界存在的角度來看，溫度的能量現象就是一個未知的暗能量，它布滿整個宇宙，它是宇宙背景上的溫度能量狀況，物質世界的能量狀況與它共存，它無法用一般的方法直接探索，只能從散熱降溫這個最基本的現象入手來了解它，認識它。

如果把宇宙空間比作大海，宇宙空間的溫度狀況就是大海水面的高度現象，在海水平面上的船只是無法自我感知海水平面高度變化的，宇宙空間的背景溫度能量狀況類似于大海水平面的能量現象，這就是暗能量的簡單形式，地球的重力作用在形式上相似于極限低溫的引力源作用。這也是宇宙空間溫度能量的生動寫照。

宇宙空間溫度的下降，是在整個空間同時進行的，如果沒物質存在的影響，空間溫度處處相等，無論溫度大小，空間溫度面是平的，宇宙空間相當于是一個平直的空間，極限低溫的引力源將使這個溫度不斷地向低溫方向運動，由于物質世界的存在，由于物質自身擁有相應的余熱溫度，它們將影響相應空間的降溫進程，一方面，有物質存在的空間溫度高于沒有物質存在的空間溫度，平直的溫度面上因物質的余熱產生了相應的凸起；另一方面，引力源的吸引作用吸引能量物質向宇宙黑洞點空間內運動，這個運動形成了能量物質對溫度面的撞擊，使撞擊部位的溫度向低溫方向回落，平直的溫度面由此形成了相應的凹陷，溫度面的凸起和凹陷是能量耗散對平直溫度面的影響的兩個方面，凸起的溫度在引力源作用下向低溫回復，通過溫度的高低振蕩在空間傳播擴散，形成了相應的波動現象，成為可以探測的光現象，而溫度面的凹陷則是凸起溫度的對應狀況，一個類似的比喻，一塊石頭投入水中，石頭入水時，必然對水面產生相應的撞擊，撞擊部位的水面根據石頭的大小產生相應范圍的凹陷現象，凹陷的外圍，伴生出相應的凸起，在重力均衡作用下，凸起的水面產生相應的回落，這個回落將在重力作用下超過凸起時的平面，產生新的凹陷現象，而凹陷的外圍再次引起相應的凸起，以此類推，當這個現象在水面擴散傳播時，就形成了相應的波動現象。地球引力現象與水面的高低變化狀況是極限低溫引力源作用與空間溫度變化狀況的簡單對照，在沒有探索出地球引力現象之前，地球的引力是不為地球人所知曉的，也相當于一種暗能量，同樣在沒有把降溫運動的趨勢作為一個能量狀態來看待一樣，這個趨勢能量就是暗能量。

對于物質世界來說，由溫度下降趨勢形成的暗能量對物質存在絕對的影響和控制作用，當溫度升高時，物質因受熱而膨脹，在高溫中產生相應的解體，而隨溫度的降低，物質在降溫中不斷地冷卻縮聚，這是物質來源的根本，更是一個在整個宇宙空間廣泛存在的基本原理。

通過降溫，物質間生成了一個作用力，這個力就是冷卻下的凝聚力，這個凝聚力與物質的生成相互伴生，這個凝聚力在不同的范圍內形成了不同的表現現象，從宏觀的角度看，凝聚力就是物質世界普遍存在的萬有引力，如果沒有宇宙天體運動體系的生成，宇宙空間所有的物質將縮聚成一個天體，從微觀的角度看，凝聚力就是物質內部的結構力，更深入的狀況另文討論。

什么是暗物質，從現代科學已有的探索出發，暗物質就是對失蹤物質的統稱，沒有明確的定義，在筆者的探索中，暗物質是能夠隱身在宇宙空間的微小物質粒子，筆者取名宇宙量子，下面對暗物質的狀況作一些簡單探討。

當物質世界通過燃燒、爆炸、輻射等方式，對宇宙空間散發光和熱的時候，一方面，宇宙空間并沒升溫，也沒有變熱，這導致了宇宙運動的散熱降溫運動，另一方面，物質世界在這個降溫運動中，物質在總的數量上不斷減少，但它們沒有生成新的、看得見的有形物質，而是憑空消失了，這就形成了能量物質的自我耗散，也就說，有形的物質通過耗散運動消失了，這個消失就是物質從有形轉化為相應的無形，這個無形的物質就是科學家們所說的“暗物質”。怎樣認識這個無形的物質，是探索暗物質的重要關鍵，在這里先打一個簡單的比喻，能量物質的耗散在形式上相當于把石頭扔進水里，但真正的狀況沒有這樣簡單。

無限的宇宙空間是無數個極其微小的點空間堆積相連而成，就像水一樣，無數水分子相互堆積構成了水體。這個極其微小的點空間沒有名稱，科學史上，以太曾經代表天空，以太子相當于點空間，在本人的宇宙探索中，這個極其微小的點空間就是一個微小的宇宙黑洞，無數個微小的點空間就是無數個微小的宇宙黑洞，它們的集合體構成了一個無限的宇宙黑洞背景結構體系。

宇宙黑洞不是一個真正的洞，它就是一個極其微小的點空間，而在廣泛的宇宙空間溫度現象無處不在，點空間是宇宙空間的一個組成部分，點空間與相應的溫度狀況共存，因此，點空間就成為溫度存在的依托，從點空間的溫度現象出發，它就像一個溫度井，溫度的大小就是井口的高度，而極限低溫就是這個溫度井的底，這種情形相當于一個洞的形式，因此本人稱這個點空間溫度井為宇宙黑洞。這個井口上就是點空間的表面，它存在相應的溫度表現狀況，是可見空間，而井口下則是點空間的內部，是溫度表現的背面，沒有溫度現象，它是一個虛空間狀態，就像水平面一樣，我們可以直接看到水體表面的狀況，卻無法直接看水面以下的狀況。

宇宙黑洞點空間結構體系充斥在整個宇宙空間，所有點的溫度相連構成一溫度體系，對于立體的空間來說，溫度現象沒有方向，是標量，從這個狀況出發，為直觀地看待空間溫度的變化狀況，可以把立體的溫度體系作為溫度平面來看待，溫度現象由此簡化為這個溫度面的高度狀況，這個溫度面就是宇宙黑洞點空間背景結構體系溫度面。

在極限低溫引力源作用下，宇宙背景結構體系溫度面的溫度始終處在向低溫方向的回落之中，這個回落的能量構成了宇宙空間的暗能量，這個暗能量充滿整個宇宙空間，它是物質能量耗散與空間散熱降溫的動力源，當不考慮物質存在的時候，這個暗能量也就是真空能量。

宇宙黑洞點空間背景結構體系溫度面存在相應的溫度狀況，當這個溫度面的溫度發生高低變化時，引力源的吸引必將保持溫度面處于最低的平面狀態，這將使變化的溫度向均衡位置回復，這個回復帶來了溫度的高低振蕩，當這個振蕩現象在溫度面上擴散時，形成了相應的波動現象，這個波動現象就是目前人類熟悉的光。類似于地球的海水面一樣，當水面的高低產生變化時，地球引力的重力均衡作用將使水面產生高低振蕩現象，并在水平面上擴散開來，形成了相應的波動。

如果高低振蕩的現象不擴散，一方面不會產生相應的波動現象，另一方面，這個振蕩現象就不會被外界所發現。對于溫度面的波動來說，目前只有光與它最匹配。

對于宇宙黑洞點空間來說，它雖極其微小，但它是真實的點空間，溫度的大小就是它的外在表現，相對于外在表現來說，它必然存在相應的內在狀況，當溫度成為可見的外在表現時，內在狀況則成為不可見的，這就形成了點空間的視界現象，從宇宙背景結構體系溫度面出發，光是溫度面的波動，溫度面就成為相應的視界面，視界面上的一切都存在相應的溫度及變化狀況，是可見，視界面下的一切就成為不可見的。

從宇宙空間宇宙黑洞點空間的結構出發，它雖然極其微小，但它是一個真實的點空間，當一個比它更小的物質粒子置身于這個空間時，自然成為看不見的物質粒子，這就是物質粒子隱身的無形現象，無形現象并不是這個粒子沒有了，而是物質粒子小到一個極限狀況，它小于宇宙黑洞點空間，在引力源作用下，它鑲嵌進宇宙黑洞點空間，在宇宙空間形成了相應的隱身現象，這個物質粒子就是相應的暗物質。這個極小的物質粒子沒有進入今天科學已經探測到的物質粒子序列中，它處在物質粒子的頂端，它比夸克更小，本人暫時稱它為宇宙量子。宇宙量子是組成物質的基本成分，它極其微小，它與宇宙黑洞點空間的大小相匹配，在極限低溫引力源作用下，單個的宇宙量子無法獨立存在，一旦生成，將快速沒入宇宙黑洞點空間中，在視界上消失，這種狀況造成宇宙量子是無法探測的。當能量物質耗散時，就是能量物質解體，轉化為微小的宇宙量子，它們進入宇宙黑洞點空間實現隱身，這就是物質能量耗散的內容，也是暗物質的確切本質。

物質的生成是基于降溫下的凝聚力，這個力有兩個表現，一個是物質世界間的萬有引力，另一個是物質內部的結構力，這是溫度面內的側向壓力的表現，而極限低溫帶來的溫度下降方向的作用就是物質內的弱相互作用，實質上就是說，物質間的作用力僅僅是一個表現現象，根源在于溫度的大小狀況，是溫度狀況導致了物質世界的生成，也是溫度狀況決定了物質世界的一切，只有從溫度的狀況出發，才能真正認識物質世界。

從能量耗散和散熱降溫現象的客觀存在出發，降溫運動是宇宙運動的一個主題，在極限低溫生成前，降溫運動不會停止，溫度下降的趨勢形成了相應的暗能量，能量物質在耗散中分解出極其微小的原始物質粒子，它們隱身進宇宙的背景空間結構之中，成為看不見的暗物質，這就是暗能量與暗物質的簡單探索。

對于今天的宇宙世界來說，所謂的暗能量現象充斥在整個宇宙空間，這是宇宙運動的根本動力，經過了多少年能量物質的耗散運動，物質世界的相當一部分已經分解成極其微小的物質粒子，在宇宙的背景空間結構中隱身，成為無形的物質。

由于對這個無形的物質無法進行相應的探索，所以把這個物質稱為了暗物質。

從這樣的狀況出發，有形的物質與無形的暗物質在宇宙運動的進程中處在自然消長的變化進程中，宇宙運動的進程通過溫度的下降進程得到表現，以極限低溫為降溫終點，宇宙空間的背景溫度就是降溫進程的一個即時溫度，當今世界已經探得的2.7K的宇宙背景微波輻射就是這樣的表現狀況。物質的消長已經得到了相關探索，如本文開頭所述，在宇宙中，暗物質的能量是人類已知物質的能量的5倍以上。暗物質的總質量是普通物質的6.3倍，在宇宙能量密度中占了1/4，同時更重要的是，暗物質主導了宇宙結構的形成。科學家認為，整個宇宙有84.5%是由暗物質構成，還有不少天文學家認為，宇宙中大概90%以上的物質是以“暗物質”的方式隱藏著，等等。

這種狀況就是宇宙運動進程中，當今宇宙世界中物質有形與無形消長的比例關系，而且，隨著時間的推移，宇宙運動進程的推進，有形的物質世界會不斷的減少下去，相應的暗物質的比例會進一步擴大，到最后，所有的能量物質全部解體，轉化為宇宙量子，它們全部進入宇宙黑洞點空間，在宇宙空間實現了全面的隱身，也就說宇宙空間所有有形的物質全部轉化為暗物質，這時，整個宇宙空間的溫度也全面降到極限低溫之中，宇宙世界就是一個冰冷的虛空世界。由于溫度處處相等，宇宙空間是一個平直的空間，在這個極限位置，冷的、低溫的、負能量的吸引作用到了極限，也就是熱的、高溫的、正能量的壓力作用到了極限，宇宙運動將在這個極限位置產生轉向，一方面，空間溫度將向極限高溫方向運動，另一方面，配合空間的升溫運動，隱身在宇宙黑洞點空間的宇宙量子將在升溫過程中，從點空間內釋放出來，這些宇宙量子在廣泛的宇宙空間同時現身，在極限高溫生成時刻，所有的宇宙量子全部從隱身的宇宙黑洞點空間內來到宇宙黑洞點空間外，它們充斥在整個宇宙空間，這時的宇宙世界相當于一個熾熱的虛空間世界。

宇宙量子是極其微小的，它在宇宙黑洞點空間內外可以自由的無阻尼的進出，這個無阻尼運動為宇宙的無限運動提供了一個唯一沒有能量損失的運動，當宇宙量子全部從隱身的點空間顯身時，宇宙空間的溫度也到達了極限高溫之中，這個狀況相當于宇宙運動一個周期的起源。

一方面，極限高溫的生成為宇宙的降溫運動提供了相應的初始溫度。

另一方面，充滿整個宇宙空間的宇宙量子為有形物質世界的生成提供了充足的原材料。

在極限高溫位置，溫度和宇宙量子都將產生相應的轉向運動，溫度下降，宇宙量子向宇宙黑洞點空間內隱身，與升溫過程不同的是，降溫過程中，宇宙量子將在降溫中產生相應的縮聚堆積，除非沒有降溫冷卻縮聚的原理，或者在降溫開始的同時，所有的宇宙量子全部進入了宇宙黑洞點空間，這兩個狀況都不能生成今天的宇宙世界。

堆積現象減少了宇宙量子進入宇宙黑洞點空間的空間范圍，減慢了宇宙量子進入宇宙黑洞點空間的速度，延長了宇宙量子總體隱身的時間進程，而且，這種狀況隨降溫進程的推進，不斷的加劇，在堆積的宇宙量子中，因降溫冷卻，部分宇宙量子間產生相應的縮聚結合，生成大小單一宇宙量子的結，形成了相應等級的物質粒子，無形的宇宙量子由此成為有形的物質粒子，眾多的物質粒子堆積組合，生成了有形的物質世界。

如果所有宇宙量子在產生縮聚堆積前，全部同時進入宇宙黑洞點空間，就不會出現相應的堆積現象，也就不會生成相應的物質世界，因為存在足夠的宇宙量子，它們不能同時進入宇宙黑洞點空間，那些未及同時進入宇宙黑洞點空間的剩余宇宙量子在降溫中縮聚堆積形成了相應的物質世界，并且在物質世界生成后，物質世界因此成為能量耗散的主體，這就形成了今天宇宙空間廣泛存在的能量耗散與散熱降溫現象。

本文從從能量耗散與散熱降溫的角度出發對暗物質與暗能量狀況進行了簡單的探索，對宇宙的運動及運動的形式也作了相應的簡單探索，這對現代科學關于物質與暗物質；能量與暗能量的探索來說，是否具有一定的參考，盼望得到科學的指導。

[1]劉琦，盧耀如，張鳳娥.地下水封儲油庫庫址的水文地質工程地質問題 [D]水文地質工程地質.2008年第4期.

[2]胡德新，程鳳君.地下水封洞庫中的地下水的監測與控制 [D]勘察科學技術 2009年第6期.