作为暗物质候选者的宇宙尘埃
                                          陈宝群
                          （陕西师范大学旅游与环境学院，710062）
    引力透镜是广义相对论引申的强引力场中特殊的光学效应，20世纪80年代以来天文观测发现了包括爱因斯坦环在内的许多引力透镜效应实例。一些本来很难探测的非常遥远、非常暗弱的天体，幸亏引力透镜效应而进入当代天文学家的视野。被称为21世纪两朵乌云之一的暗物质，比所有人类已知物质的总量多4倍以上，不发出任何辐射，不可能被直观测到。引力透镜效应作为发现宇宙暗物质的探针，在寻找暗物质确实存在的直接证据和分析暗物质的空间分布方面作出了贡献。2010年3月18日，国家“973”计划项目“暗物质、暗能量的理论研究及实验预研”在京启动，这标志着中国科学家将向揭开“两朵乌云”之谜发起挑战。
1 暗物质作为实物存在的疑点、初步推导及检验
1.1 暗物质存在的疑点
    暗物质存在的最早证据来源于对球状星系旋转速度的观测。在宇宙学中，暗物质是指那些不发射任何光及电磁辐射的物质，人们目前只能通过引力产生效应得知宇宙中有大量暗物质的存在。暗物质确切定义是“由天文观测推断存在于宇宙中的不发光物质。由不发光天体、晕物质、以及非重子中性粒子组成。”。现代天文学通过引力透镜、宇宙中大尺度结构形成、微波背景辐射等研究表明：我们目前所认知的部分大概只占宇宙的4％，暗物质占了宇宙的23%。如果暗物质作为实物存在，其规模相当于发射光及电磁辐射物质的一倍，个人或许会相信暗物质的实物存在，毕竟无论科技如何发达，都有可能存在人类无法探测到的物质，即使是在现代科技已经能够观测到只是比绝对零度高不到3k的宇宙微波背景辐射情况下，但问题是暗物质是所谓明亮物质的差不多六倍。
1.2数字巧合与理论推导
    暗物质与所谓明亮物质之间的比例关系，恰好与地球上的重力加速度与月球上的重力加速度比例存在极好的数字巧合，初步推断暗物质是由观测原因引起的，即：由于地球的引力作用使得更多的宇宙光线进入观测者视线，而根据物理规律不变性计算出来的物质量就被放大了整整六倍，而引力效应以及牛顿万有引力定律是真实的，这就使得我们认为存在暗物质。
2  暗物质的大空间尺度特性
2.1 “哈勃”太空望远镜的观测证据
    2006年5月15日美国科学家表示，他们借助“哈勃”太空望远镜，在距离地球50亿光年的遥远星系团中观测到了呈环状分布的暗物质，这是迄今为止能证明暗物质存在的最强有力的证据。
2.2  墨尔本大学的研究结果
    墨尔本大学的研究生Cathryn Trott检测了位于星系2237+0305核心周围的4个类星体像。这4个像都来自一个类星体，这些像的不同也可以揭示出起透镜效应星系的物质分布。尽管天文学家预计在星系核处隐藏着绝大多数的暗物质，但Trott发现在星系2237+0305核心周围几乎没有存在暗物质的证据。“暗物质在这个星系核心区域的作用无足轻重，”Trott在墨尔本的一个会议上宣布，“这预示着我们必须重新考虑暗物质对于宇宙结构的影响。”。
3  暗物质存在形式
3.1 宇宙尘埃是暗物质候选者
    对于暗物质的关注应该说是半年以来的事情，个人对于已有研究了解得确实很少，但是在阅读了一些网络转载的资料后知道，暗物质假设下的暗物质粒子可能只需要达到4个氢原子质量/立方厘米的条件，就可以解释我们找不到的那些所谓暗物质，而原子量更大的原子密度要求相应会更少一些，在浩瀚的宇宙中无论星体怎样大，但是相对于它们之间的距离而言，恒星的直径其实很小。通常地认为宇宙尘埃的密度每立方千米只有数百个，但是这一点是值得怀疑的，德国天文学家奥伯斯1826年指出，静止，均匀，无限的宇宙模型会导致一个重大矛盾，即无论从哪一个方向观看天空，视线都会碰到一个星星因而整个天空就要亮的象太阳一样，实际上夜空却是黑的，理论和观测之间的这种矛盾就叫做奥伯斯佯缪。
3.2 宇宙尘埃的来源
    宇宙尘埃的来源，一直是一个难解之谜。一种说法认为，宇宙尘埃来源于温度相对比较低、燃烧过程比较缓慢的普通恒星。这些尘埃通过太阳风被释放出来，然后散布到宇宙空间当中去。根据对太阳风所含物质密度的研究，也有一些科学家认为太阳风并不能够提供足够密度的宇宙尘埃，另一种猜测认为，这些微小的尘粒很有可能来自于超新星的爆发。根据英国科学家对银河系内最年轻的超新星“仙后座-α”所进行的观测，发现爆发后的残留物所在的区域内存在着大量的冷尘埃，其重量可能为太阳的四倍，这些科学家认为，如果所有的超新星爆发都按照这种规模向外喷发宇宙尘埃的话，则基本可以达到目前宇宙中所拥有的宇宙尘埃的数量。
3.3 超新星爆发的经常性
    人类社会的可观测宇宙主要指恒星，偶尔可以观察到超新星的短暂爆发（中国古代天文学有这方面记录），但是历史尤其是以文字记载下来的人类历史确实太短，相对于宇宙演化过程是极短时间尺度，宇宙过去的超新星爆发可能说数不胜数。天文学研究表明无论体积和密度大小怎样，恒星的质量基本接近，宇宙可以和钢化玻璃的破碎相比较，可观测到的恒星是大块破碎宇宙，而小块破碎宇宙（小恒星）应该生存时间更短，确有可能以超新星爆发释放宇宙尘埃成为所谓的暗物质。
3.4 模拟结果
    根据冷暗物质的模拟情况，原始恒星都是庞然大物，质量相当于太阳的100倍，这些恒星比在其后诞生的恒星照耀得更明亮，燃烧得也更快，在很久以前就燃烧完毕，现在已经不存在。小恒星生存时间更短的个人推断不符合冷暗物质的模拟结果，但大恒星很久以前燃烧完毕能为宇宙尘埃提供更可靠更充分的物质来源。
4  结论
    暗物质是人的肉眼所无法直接看到的，它既不发光，也不反射光。天文学家通过观察暗物质重力使更遥远星系发出的光产生弯曲，从而推测暗物质存在于星系团中，不过他们确实不清楚暗物质的构成，认为它可能是某种粒子。根据以上研究，可以初步认定宇宙尘埃是暗物质的最有力候选者。

暗物质是超越四维时空的存在。是宇宙物质循环当中的一环！
——《析悟时空》解开宇宙生命人类之迷！
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事后作者以作进一步补充

3.5 宇宙尘埃作用证据

从理论物理学角度来看，绝对零度应该是排除太阳辐射、地球辐射以及人工辐射源后的结果，但是上个世纪人们发现了宇宙微波背景辐射，宇宙微波背景辐射主要应该是宇宙尘埃的作用结果，目前问题在于我们能否根据宇宙微波背景辐射计算出宇宙尘埃的密度，由于地球本身的质量已经足够小，我们相信只要能够根据宇宙微波背景辐射或者其它方式计算出宇宙尘埃的密度，这样的密度就是宇宙尘埃的真实密度。

3.6 宇宙尘埃堆积的大气物理学过程

据统计，宇宙尘埃是地球上的第四大尘埃来源，这些尘埃对地球的环境与气候都造成了重要的影响，每一小时都会有约一吨重的宇宙尘埃进入地球，而仅一片以每小时10万公里的速度绕太阳旋转的尘埃云每年就会给地球带来3000万公斤的尘埃（百度百科）。众所周知，太阳系在银河系中并不具有任何特殊地位，正如银河系在宇宙中没有任何特殊地位一样。宇宙尘埃堆积的大气物理过程是纯粹的热力学过程，地球大气圈分为对流层、平流层、中间层、暖层及外层，根据卫星探测资料，2000~3000km高度的空气密度接近星际空间气体密度的标准（刘南威主编2000年科学出版社《自然地理学》150页原文如此，即1个氢原子/cm∧3）。理论分析认为，地球表面能够堆积宇宙尘埃至少表明星际空间绝对温度与星际空间气体密度乘积不小于大气圈外层绝对温度与外层气体密度乘积，由于大气圈最外层温度很高，应该可以接近甚至超过1000℃的暖层温度，这样可以推算出星际空间气体密度可以达到或超过4个氢原子/cm∧3，从而基本可以解决暗物质问题。