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微波背景辐射形成理论本身的错误 在宇宙大爆炸理论中，对微波背景辐射的形成过程，大致可以概述如下：在宇宙形成的初期，这时宇宙的温度极高，宇宙存在的形式主要是辐射。在宇宙膨胀的过程中，温度下降到一定程度后，中子和质子开始出现，电离态的氢和氦元素逐步形成。这时辐射和物质还紧密耦合在一起，辐射谱是黑体辐射谱。在宇宙形成后大约30万年，由于宇宙膨胀，温度下降，氢和氦的电离态消失，只有中性态的氢和氦留下，这时被称为辐射和物质‘退耦’，具有黑体谱的辐射成为背景辐射。以后宇宙继续膨胀，辐射的温度继续下降，但辐射的黑体谱继续保持不变，形成今天的具有黑体谱的微波背景辐射。 从这里我们可以看到，微波背景辐射形成的一个主要条件是：在宇宙形成大约30万年后，宇宙空间中氢和氦的电离态消失，只有中性态的氢和氦存在。可是借助XMM—牛顿X射线卫星的高灵敏度观测，天文学家们发现，现在宇宙中大约物质总量的一半，仍然以高温电离气体形式存在于宇宙空间中，并不像微波背景辐射理论所假设的那样，宇宙空间中氢和氦的电离态已经消失，只剩下中性态的氢和氦。这实际上已经否定了宇宙大爆炸理论中微波背景辐射形成的主要假设条件。 这些高温电离气体之所以能够被发现，是由于这些高温电离气体会发射出低能量的X射线。显然，这些高温电离气体在微波波段也会发出辐射。彭齐亚斯和威尔逊所观测到的微波背景辐射，在银道面上有较强的结果就是证明。这些高温电离气体在微波波段发出的辐射显然和所谓宇宙大爆炸的遗迹有不同的辐射谱。即使有宇宙大爆炸留下的遗迹微波背景辐射，也会被这些高温电离气体在微波波段也发出的辐射所污染。在现在所谓微波背景辐射的数据处理中，对银道面上这些高温电离气体的辐射污染的改正，就是根据其辐射谱和背景辐射谱的不同来进行。同时，这些高温电离气体中的自由电子还会和宇宙空间中的背景辐射发生相互作用。因此我们现在所观测到的微波背景辐射，由于这些高温电离气体中自由电子的存在，已经不可能单纯是宇宙大爆炸留下的遗迹。应当是宇宙空间中辐射和高温电离气体相互作用达到平衡后的结果。 高温电离气体要和微波背景辐射发生相互作用最著名例子是高温电离气体要对微波背景辐射的黑体辐射谱发生所谓 Sunyaev-Zel’dovich效应。它是1972年由前苏联科学家Sunyaev和Zel’dovich提出的。他们指出微波背景辐射的光子与星系团等天体中的高能电子要发生逆康普顿散射，从而导致观测到的温度谱分布产生变化。经过逆康普顿散射，高能电子的一部分能量转移给了背景辐射中的低能光子，因而低能光子的数量减少，高能光子的数量增加，光子的总能量增加。因此即使在所谓的宇宙早期，确实存在具有黑体辐射谱的微波背景辐射，由于宇宙空间中高温电离气体中自由电子的存在，宇宙微波背景辐射谱也不再可能是理想的黑体辐射谱。理论计算表明，一个典型的星系团，就能使原来具有黑体辐射谱的微波背景辐射的谱分布可以明显地偏离原来的谱分布形态。在辐射谱的最大偏离点，这个偏离折合成温度，可以达到1 mK这个可观测到的量级。 由此可见，微波背景辐射的形成理论本身就是根据虚假的前提假设推导出来的，和实际情况完全不符合。加上前面文章中对微波背景辐射应当是‘局域性’的背景的讨论，证明微波背景辐射再不能认为是‘对大爆炸理论的一个有力证据’。 宇宙学家为了堵上这个理论上的漏洞，提出了 ‘宇宙再电离’的理论。国家天文台陈学雷研究员在科学网上有一篇文章，专门介绍了有关‘宇宙再电离’问题的研究现状。陈学雷研究员在文章中提到：‘宇宙的再电离是星系形成与演化的关键阶段，也是至今人类所认知的宇宙演化历史中的一块重要空白’。……‘在理论上，宇宙再电离的研究已远远走在了观测的前面’。……‘我们期待着未来的观测技术会越来越成熟，为我们从观测上限制物理参量进而从根本上理解宇宙再电离的过程打下良好的基础’。 由此可见，为了堵上大爆炸宇宙学和微波背景辐射理论中这个漏洞，宇宙学家和理论物理学家已经费尽了心机，提出了许多虚构的假设性理论，因此已经使宇宙再电离的研究在理论上已远远走在了观测的前面。可是结果仍然是宇宙演化历史中的一块重要空白，无法用现在已有的天文观测结果加以验证。只能寄希望于未来的天文观测技术会越来越成熟，能为宇宙学家们虚构的假设性理论，提供几根救命的稻草。 陈学雷研究员文章的地址是： http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=3061&do=blog&id=281603 |
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