宇宙总质量正负解和宇宙加速膨胀

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1、宇宙总质量正负解和宇宙加速膨胀——兼回答暗能量为什么存郝建宇[摘要]宇宙总质量MC有正、负解，MC=±(c3/2HOG）。其中的正质量有一部分通过形成黑洞的方式转化成了负质量，使正、负质量在数量上失去了平衡。负质量有负能量、负体积、产生斥力，驱动宇宙加速膨胀；暗能量就是负质量所具有的能量；在观测事实的基础上，预言了宇宙中大约有26%的正质量转化成了负质量。[关键词]宇宙总质量正、负质量黑洞负能量宇宙加速膨胀0引言面对已被观测确证的宇宙正在加速膨胀的事实，人们企图用宇宙常数λ给出解释。当把λ视为量子真空能时，则λ的理论值将比观测值大120个

2、量级[1]。本文用宇宙总质量有正、负解的定性和定量结果，否定了“120个量级“带来的困扰，推出了宇宙必然加速膨胀的结论。1哈勃常数和塌缩宇宙的总质量宇宙的临界密度ρc定义为ρc=　　　　（1）H0——哈勃常数，G——引力常数现假定宇宙一个典型的区域，其体积为V，内含质量MC，则这个区域的平均密度ρ0为ρ0=（2）再进一步假定这个区域塌缩成黑洞，则体积V是V=4Rg3（Rg——引力半径）（3）3将（3）代入（2）得ρ0=3MC（4）4Rg3令ρ0=ρc，即令（4）=（1），化简得：13/13Mc=（5）H02Rg32GRg可表为Rg=（6）

3、将（6）代入（5）化简得Mc==±（7）宇宙总质量由H0、G、c三个常数决定并有正、负解是耐人寻味的。取H0=150公里/（秒·1千万光年）[2]（需化成CGS制）G=6.67×10-8厘米3·克-1·秒-2c=3×1010厘米/秒代入（7）算得MC≈±1.28×1056（克）（8）相当于6.4×1022M⊙的质量(M⊙≈2×1033克)致于MC为什么是宇宙的总质量,不再给出解释。从(7)式可知:若宇宙是静态的(H0=0),则MC将为±∞。故当H0＞0，（7）式可视为塌缩宇宙总质量有限的证明。以上是笔者十年前写的一篇短文[3]，十年后又有

4、新的理解，故将该文摘要抄出，作为论证宇宙加速膨胀的理论根据。致于如何从宇宙的塌缩模型推出宇宙必然加速膨胀的结论，本文将给出逻辑证明。2宇宙总质量有正、负解与具体的宇宙模型无关采用宇宙的塌缩模型，MC有正、负解；张邦固[4]也曾计算了宇宙的总能量，他的结果表为M=+Kc-2+M0（9）M也有正、负解。但文[4]的计算方法和采用的宇宙模型与笔者完全不同，这说明M有正、负解与具体的模型无关，它是宇宙的一个内禀型性质。文[4]的定量结果是13/13M≈8.36×1054(克)(10)但文[4]认为“负质量没有物理意义”。霍金（StephenHaw

5、king）认为，宇宙大体有1080个重子质量[5]。若用质子质量代表重子质量，（质子质量≈1.6725×10-24克）,则1080个重子质量为M≈1.6725×10-24×1080=1.6725×1056(克)(11)（8）、（10）、（11）三式给出的定量结果基本上是一致的，但霍金没有论及宇宙质量是否存在负解的问题。3关于黑洞恒星演化因其质量不同有三种结局：白矮星、中子星和黑洞。白矮星和中子星分别靠电子简并压强和中子简并压强来维特稳定。质量超过能形成中子星天体的质量，其演化结局，根据目前的理论不存在使其稳定的机制。从而发生无限塌缩，形成

6、体积为0，密度为∞的点状黑洞[6]。4点状黑洞令人惊异的性质4.1关于黑洞不能发射引力的逻辑证明鉴于宇宙中含有正、负质量，有必要说明形成黑洞的物质是正质量。当大质量天体塌缩形成黑洞时，要经过引力半径Rg=2GM/c2这一点，但在这一点是不稳定的，会进一步塌缩成体积Vg=0、密度ρg=∞的点状黑洞。具体可表为Vg==0=>M=0(12)ρg==∞=>M=0(13)从（12）、（13）两式可知，此时形成黑洞的正质量变成了0，0质量的天体当然不能发射引力（引力子），因而也就不存在引力场，形成黑洞的正质量退出了引力相互作用。这是点状黑洞令人惊异的

7、性质（笔者曾与焦善庆教授合作，用另外的方法证明了黑洞不能发射引力，详见文[7]）。黑洞不能发射引力证毕。关于正质量变成0涉及的质量守衡问题，稍后将给出说明。4.2黑洞是正质量转化成负质量的途径13/13（12）、（13）两式表示的M=0，是指形成黑洞的正质量变成了0。根据质量守衡定律，正、负质量都是不能消灭的。正质量变成0，说明正质量转化成了绝对值相等的负质量，宇宙总质量的绝对值并没有改变，所以，质量仍然守衡的，可称为宇宙总质量绝对值守衡定律。点状黑洞具有负能量（负质量），还可以从霍金的观点中推出：霍金认为，一个接近黑洞的正能粒子，会变成

8、负能粒子[5]。而与黑洞最接近的就是黑洞自身，所以黑洞也应该具有负能量，这个结论在逻辑上必定成立。5宇宙有正、负质量的物理意义（1）代表宇宙在质量上的对称性。（2）体现了自然界事物之间总是相互