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蓝星科技畅想(7)下:破解新世纪科技之谜——暗物质与暗能量(一)——七下

 有道理的 2011-11-15
(7)下:破解新世纪科技之谜——暗物质与暗能量(一)
作者:高歌
2009-12-28 03:11

    从以上有关“以太”学说的简单介绍中,读者们不难看出十九世纪的“以太”观念中已经包含了暗物质及暗能量的观念,若和本期刊前两期刊出的有关引力的物理实质的文章中的基本粒子结构以及三元基链图的观念对比,就可以看出“以太”的观念和二十一世纪的科学新观念息息相关,其缺陷在于把夸克子、磁单极子、引力子、能量子这些暗粒子流都笼而统之的作为“以太”而混为一谈。实际上,随着二十一世纪人类对暗物质、暗能量研究的开展,以太也获得了正名!但以太的伪科学的帽子现在仍停留在陈旧的教科书上以及“反伪斗士”的头脑中。

好了,让我们言归正传回到暗物质、暗能量的现代议题上来。细心的读者如果仔细地阅读本系列文章前面的内容,就可以整理出暗物质与暗能量的脉络了:宇宙大爆炸产生了大量的夸克胶子等离子体,在爆炸引起的高温、高压、高密度、高剪切应力的条件下少部分胶子旋涡把夸克缠绕起来形成了质子和中子(质子和中子的结构形式请参阅本期刊20066期文章),也有部分负量守恒胶子旋涡团构成了自稳定的粒子电子;宇宙中的质子、中子和电子的质量总合恰好等于宇宙总质量的4.4%,由此可以定出宇宙中暗物质与暗能量与显物质的质量之比为21.6这一宇宙常数。随着温度的进一步降低,处于混沌状态的由质子、中子和电子构成的显物质在电磁力、弱相互作用力和万有引力的作用下逐渐凝聚在一起,在基本粒子的小尺度上强相互作用力不仅维持夸克与胶子的稳定结合,也把不同数量的质子、中子纠合在一起形成各种化学元素,并最终形成宇宙星系。伴随着爆炸产物的扩散,温度、压力及密度逐步降低,占总质量95.6%的剩余夸克和胶子既不能相互结合也不能构成自稳定粒子团,而只能以游离态继续向外膨胀扩散。

夸克只有在和胶子缠绕在一起形成质子和中子的粒子尺度上才能呈现强相互作用力,游离态的夸克却只能呈现单纯弱相互吸力,其物理性质已经和具有强相互作用力的夸克大相径庭,既不吸收光也不反射光,从而形成了宇宙中的暗物质。在弱相互吸引力的作用下游离态的暗物质呈絮状聚拢在星球周围形成暗晕。夸克的尺度为10 ,和电子的尺度差不多,可以自由的穿透显物质实体,暗物质的密度愈靠近星球中心则愈高。根本不需要制造α质谱仪到宇宙太空去捕捉暗物质,我们大家实际上都浸泡在暗物质粒子的海洋中却浑然不知!

游离态的胶子就是具有单纯斥力作用的N极磁单极子,既不吸收也不反射光,它是基础核能物质,构成了宇宙中的暗能量。胶子的尺度为10 ,由于斥力作用,游离态的胶子逸散到远离星球的宇宙深空中去,并在宇宙逐渐膨胀过程中最终战胜了万有引力而成为推斥宇宙加速膨胀的主宰力量。宇宙中暗能量与暗物质的质量比应严格等于质子及中子之中胶子与夸克的质量比。

在高能物理实验中,由于夸克的禁闭效应是极难观察到单独的夸克和胶子的。20054月美国布鲁克海文实验室将金原子加速到接近光速时进行碰撞,在人类历史上第一次获得了夸克胶子等离子体。而在地球周边的自然环境中我们也难于观察到原滋原味的夸克和磁单极子:游离态的夸克已经变性而丧失了强相互作用特性,N极磁单极子则因其斥力特性而早已散逸到远离地球的宇宙深空去了。有些人担心即便获得了夸克胶子等离子体,由于胶子的“胶粘特性也会立刻和夸克结合而重新生成质子。实际上这是绝不可能的,看看前面叙述的宇宙大爆炸之后质子形成的苛刻条件就会明白其中的缘由了。

提取和利用暗物质和暗能量可以构成地球人类前所未有的超级材料,最主要的有冷沸材料和强磁激发能材料两大类。冷沸材料就是现在人们议论纷纷了几十年而不知其为何物的暗物质!聚集态的冷沸材料在常温及高温为固态,在零下121℃后变为液态,在绝对温度3K变为气态(游离态)。聚集态的冷沸材料在常温和高温时则热而弥坚,愈热强度愈高。冷沸金属材料最高耐受温度可达10200,在常温及高温时均可保持电超导和磁超导特性;冷沸非金属材料可耐7400℃的高温,是优秀的耐磨和阻磁材料。2006年初英国剑桥大学的学者在对太阳周围的暗物质晕进行观察时发现,暗晕的温度可以高达一万多度,但更高的温度区域就不再存在暗物质晕了。该项观察结果印证了冷沸金属材料的高温极限。自然界中极少存在凝聚态的天然冷沸材料,只有类月冷星核中存在少量的四极凝聚态夸克。我们的月球上除了氦之外也有这种宝贵的冷沸材料矿藏,但愿地球人类能在这些矿藏被采掘殆尽之前也能有所斩获。

强磁激发能就是自1998年以来人们议论纷纷而不知其为何物的宇宙暗能量!在地球周围和星系周围不存在暗能量而只有游离态的暗物质,但使用特殊的制造技术可以同时人工提取暗物质(三极凝聚态夸克)和暗能量形成的强磁激发能材料。强磁激发能材料可产生超强磁场,有着极为重要的用途。如果决策者当机立断付诸行动,以人类2006年的技术水平为出发点,五年左右的时间就可以提取出这两种超级材料,并进而引发世界范围内广泛领域的工业技术革命。人类二十一世纪的科学技术,就是研究、提取和利用暗物质、暗能量为核心内容的科学技术!

以上有关暗物质及暗能量的现代观点决不是人云亦云跟踪外国人填补国内科技空白之作,笔者深切地感谢“航空知识”提供的这一宝贵讲坛,能让我们中国学者首开历史先河,在有关整个二十一世纪最大科技谜团的问题上发出我们的声音。亲爱的读者,当您读完了以上这些内容,不知您将作何感想?是欢欣雀跃还是疑窦丛生?此时此刻笔者凝思未来科技,不禁想起了屈原的诗句“路漫漫兮其修远,吾将上下以求索”。到此为止,蓝星科技畅想系列文章已经发表了七篇,探索二十一世纪暗物质和暗能量有关的科学技术的序幕已经打开,主场的景象将更加蔚为壮观,让我们一起前行,去继续探索五彩缤纷的未来世界吧。

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