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院士首席专家、科学研究院北京分院院长、中国科技研究交流中心研究员,中国国际经济文化发展研究中心高级研究员。从事国际发展战略策划, 智能远程经济产业发展、资源整合对接、 项目合作、智能技术软件研发、自动化逻辑设计等。发表论文100余篇,获国内国际优秀成果奖40余项,成果与传略入编大型文献百余部,出版专著《系统现代物理与智能科学技术模型》科学出版社,2015,申报国家科技专著基金项目。

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【原创】最新天文学成果:标准宇宙动力学  

2011-03-18 17:13:04|  分类: 基础研究 |  标签: |举报 |字号 订阅

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                               王汰非

                美国世界学术成果研究院终身院士 香港中国科技研究交流中心终身研究员

                  中国国际经济文化发展研究中心高级研究员 中国管理科学研究院研究员 

                                                    2011-03 16 :08 :00                               

    成果核心理论获国际优秀学术成果奖,世界百年学术成就奖,世界优秀学术思想特等奖, 中国科技优秀成果特等奖,第二届中国科学家论坛优秀成果一等奖,中国科学优秀学术成果奖等。核心理论多篇论文发表国内外学术刊物与大型学术文献王汰非院士评为最具影响力学术华人,环球时代杰出人物特殊贡献奖荣誉称号。

摘要:经过对标准宇宙模型动力学分析与天文观测事实及数据系统研究,提出标准圆锥宇宙动力学模型和圆锥宇宙学原理及定律研究圆锥宇宙终极演化规律和终极奇性理论。给出星系退行脉动(红移与紫移)分布理论和宇宙膨胀势能曲线,定性分析星系退行和宇宙膨胀动力学规律。引进哈勃周期常数,广义哈勃定律和宇宙演化周期定律,导出与天文观测拟合的宇宙年龄(133亿年),特征膨胀周期(712亿年和终极宇宙周期(1424亿年)的理论确定值。

    理论与计算得出我们宇宙年龄为133亿年,具有足够的动力在580亿年进入平模宇宙特征周期(712亿年)轨迹继续膨胀以其达到平模宇宙终极周期(1424亿年)膨胀极大尺度。为定性(量)研究与数字分析大尺度物质结构和终极宇宙规律提供基础,为宇宙学与天文观测数字化发展提供科学数据。

 关键词:标准宇宙动力学;标准圆锥宇宙模型;终极奇性;宇宙膨胀势能曲线;哈勃周期常数;宇宙演化周期定律。 

   标准宇宙动力学模型及分析 

      宇宙圆锥结构模型为粒子创生演化至现在宇宙整体模型。 基本粒子核形成温度1018 GeV宇宙年龄10-44 sPIanck时期),具有超统一时期的演化特征及性质,宇宙演化初始核PIanck尺度构成微观终极核粒子核基础结构核子为弦子,满足弦子模型。

基本粒子原始核为规则核式圆锥壳层结构在宇宙膨胀背景下基本粒子原始核各向同性均匀膨胀演化为宇宙圆锥结构。宇宙圆锥模型称为圆锥光洞模型

    每一个天体星系处在其余n -- 1天体星系的联合作用的平均球对称中心引力场势场中运动,引力场势场可用宇宙波函数描述。天体星系可以在其轨迹内运动,相临的能级均被占满,天体星系始终保持在一个特定能态上独立运动,圆锥光洞模型属于独立宇宙模型。光洞内多天体星系相互靠近形成一个集体,即星系,星系团,超星系团,总星系。将产生吸引与膨胀的整体运动。物质耦合流动使星系发生圆锥轨迹运动产生抛物,双曲和椭圆轨迹运动。圆锥光洞模型当成均匀膨胀处理,多星系整体运动的圆锥轨迹,导致宇宙光洞在空间转动,转动的能级是宇宙量子化的,对应光洞的低激发态与低能态

     圆锥光洞的转动和振动态形成大尺度空间质量起伏,量子涨落,类星体红移的周期性,宇宙膨胀的波动周期及宇宙天文大潮等。  圆锥光洞具有吸引与膨胀相耦合个体集体和整体运动相耦合的综合模型。这样一个宇宙系统与微观分子是由原子,原子是由电子,原子核是由核子运动和整体振动及转动相耦合而形成的情况一致。当天体星系构成闭合区域或引力束缚系统光洞平衡形状是圆锥形,形成整体平衡运动和振动转动能级,  

   宇宙演化学和原子核的大量实验事实显示出,宇宙是动力学系统,光洞圆锥结构和圆锥轨迹运动具有周期性变化,遵从动守恒定律。天体星系具有中心体  引力源或物质致密区域天体星系之间存在着吸引与膨胀整体相互作用。每一个天体星系处在其余1天体星系的联合作用下的球对称的宇宙场中。天体星系能独立在轨道上运动,这种描述称为独立模型。系列能级相当于各种可能的“轨迹”。天体星系各按泡利不相容原理添充在能级上,从最低的依次到较高的。

  用势函数代表所要求的球对称力场,发现势函数的形状对天体星系态的次序影响极小,设 

               V (r) = __V, r < R            V (r) = 0 , r > R

   上式表明天体在星系特定的轨迹上才受到吸引与膨胀整体耦合作用力例如天体在绕心圆周运动,在圆周轨迹上质点受到向心力与切向力(离心力)的同时耦合作用才能保持圆周轨迹上质点的平衡运动,这种向心力为宇宙引力,切向力为宇宙悬浮力,离心力为宇宙膨胀力。即大尺度星系普遍退行相互作用力,引力系统为天体星系悬浮力,即第五种基本力(重力场中表现为“超负载力”)

    假设物质流体为宇宙膨胀球上的质点具有量子性。将上述势函数用在薛定谔方程中要求在R = r处函数趋于零,可解以不同径向量子数和角动量量子数表述的一系列能态。

     根据宇宙学原理,宇宙大尺度结构是均匀各向同性的,宇宙度规为Friedmann

【原创】最新天文学成果:标准宇宙动力学 - 国际院士 - 物理与智能工程国际院士【原创】最新天文学成果:标准宇宙动力学 - 国际院士 - 物理与智能工程国际院士   Robertson     Walke度规           

【原创】最新天文学成果:标准宇宙动力学 - 国际院士 - 物理与智能工程国际院士【原创】最新天文学成果:标准宇宙动力学 - 国际院士 - 物理与智能工程国际院士              ds = dt— R2(t)dr / (1— Kr) + rdQ2 + r2sinQdQ   

    式中t是宇宙时,Rt)是宇宙尺度因子,K是空间曲率署符,K = +1, —1,1分别表示封闭,开放和平直宇宙。

    标准宇宙模型具有圆锥结构与圆锥曲线轨迹。称开模宇宙为双曲型(空间曲率署符K= —1),平模宇宙为抛物型(空间曲率署符K = 1),闭模宇宙为椭圆型(空间曲率署符K= +1)。统称标准圆锥宇宙动力学模型(见图1标准宇宙模型圆锥结构分布)。

   标准圆锥宇宙动力学模型具有共同的起源振荡模型,在过去某时间空间崩溃,宇宙时t = 0 , 尺度因子R ( 0 ) = 0, 能量密度p0= 00 

     支持抛物平宇宙的根据

    (1)天文观测表明我们宇宙具有约70%的暗物质暗能量存在,因此宇宙中的物质有足够的动能膨胀极大尺度

    (2)美国高能天文台2号卫星资料表明,宇宙中发现的物质质量永不能否达到使宇宙停止膨胀的临界值。

    (3)伦敦大学有关资料表明,大爆炸的遗迹原始氢云的存在不会使总值量达到出项宇宙封闭的临界值。

    (4)目前公认的氘元素丰度是10左右,这一结构对证明宇宙膨胀平直型是有利的。  

    5)中国,澳大利亚,英国天文学家组成的国际天文小组,精确计算了宇宙密度得出结论:宇宙将一直膨胀到极大值。

 2 标准宇宙基本理论

                                基本原理

    1宇宙物质为理想流体,物质与时空稳恒均匀各向同性。

    20  宇宙物质具有圆锥结构,圆锥轨迹运动与中心对称宇宙场。

    3宇宙物质为膨胀与吸引耦合性普遍流动(Streaming整体与局部宇宙相对转动运行 

    4大尺度膨胀宇宙物质具有引力集聚区,宇宙膨胀与吸引相耦合的规则膨胀,即膨胀与吸引耦合性普遍流动

    5宇宙演化、运动及发展具有自然耦合与精细微调总规律。由空间的自然耦合与时间的精细微调形成广义对称宇宙体系。

                              基本定律

0 宇宙(物质)系统周围如果有质量增加,它的惯性就要增大。

0 宇宙(物质)系统附近或周围的质量被加速时,该系统也将受到一个加速力,此力与加速度方向相同。

0 旋转的宇宙(物质)系统,内部将产生科里奥利场,此场可使内部运动的物质体系沿着旋转方向偏转,同时将产生一个径向离心力场,构成大尺度物质膨胀(天体退行)动力学基础。

0 广义哈勃定律  

 宇宙(星系)退行速度与退行距离成正比,广义HubbIe定律

                                         V = H n r                                               

普适低光速与超光速膨胀宇宙,式中V, r分别为星系退行速度与退行距离 .                       

     Hn = 7 . 345926×10 4 m / s . Mpc广义HubbIe常数理论确定值    

    根据宇宙膨胀动力学,星系(类星体)退行分布规律和天文观测分析,星系(类星体)退行和宇宙膨胀具有波动周期性,因此,HubbIe定律与HubbIe常数应具有相应的周期性。引进具有宇宙周期膨胀动力学意义的HubbIe周期常数与HubbIe周期定律,为圆锥宇宙动力学的定量分析计算建立基础。

                             宇宙年令

 由热爆炸宇宙模型和圆锥宇宙模型表明,在任一时刻宇宙体积有限,宇宙都有从小到大的演化,具有奇点起源。

 定义奇点的宇宙年龄为零。现今宇宙年龄对于不同模型可表示为

 t0 = 2/3H(k= 0平模型)      t1 = 1/H(k1开模型)  t2 = 3/5H(k= 1闭模型)         

其中Hn为哈勃周期常数。取t1 = 1/Hn为宇宙年龄基本参数,给出宇宙年龄理论确定值

    最小参考值    t = 1/ H= 2.5190×10 17 s = 7.9823 ×10 9年 ~ 80亿年    

最小值        t 2= 1 / H= 3.1488×10 17 s = 9.9778 ×10 9年 ~ 10 0亿年    

最佳值        t = 1/ H= 4.1354×10 17 s = 1.330 ×10 10年 ~  133亿年    

最大值        t = 1/ H= 6.3033×10 17 s = 1.9974×10 9年 ~ 200亿年    

其中H 1 ~ H 4HubbIe周期常数。

   宇宙年令由宇宙模型、宇宙膨胀波动周期性HubbIe周期常数和天文观测确定。由FIorentin  NieIsen, R.and  Augustesen等新近的对“类星体0957 +561 A”双象观测表明,现在宇宙位于封闭的与开放的边界,宇宙实质是平直的。得出哈勃Hn最佳结果为75Km.sM p c由它给出宇宙最佳年龄约为130亿年,与用HubbIe周期常数H2计算的宇宙最佳年龄133亿年拟合。 

   QSSC宇宙模型表明,宇宙膨胀的速度较快,由它给出的宇宙年龄为80亿年,与用HubbIe周期常H4计算的宇宙年龄最小参考值拟合。因此,HubbIe周期定律(HubbIe周期常数)为宇宙膨胀的波动周期性,星系周期性脉动(红移与紫移)动力学的理论分析计算建立了充分的理论基础与可靠的科学数据。    

   经过对标准宇宙动力学分析与天文观测事实及数据系统研究,提出

50 宇宙演化周期定律

宇宙物质理想流体膨胀与吸引耦合流动稳恒演化具有特征周期与终极周期。特征和终极周期与宇宙膨胀速度成正比,与引力场强度成反比。数学表述略。

    结论 平模宇宙膨胀特征周期为712亿年,终极周期1424亿年(理论确定值),构成标准宇宙模型演化准周期理论基础。宇宙年龄与特征周期比率B= 133/712 = 18.68%.相对特征周期现在宇宙为成年期,我们宇宙还有580亿年进入平模宇宙轨迹。

    宇宙年龄与终极周期比率B= 133/1424 = 9.34% .相对终极周期现在宇宙为幼年期,我们宇宙还有1292亿年进入平模宇宙终极周期

   推论 平模宇宙沿着闭模宇宙轨迹在特征周期(712亿年),具有足够的动力进入平模宇宙轨迹继续膨胀,以其达到平模宇宙终极周期(1424亿年)膨胀极大尺度R(t2).

   理论预言:标准宇宙模型特征周期为712亿年,终极周期1424亿年。现在宇宙年龄为133亿年,我们宇宙还有580亿年的特征周期进平模宇宙轨迹,还有1292亿年进入平模宇宙终极周期。

   理论预言需要科学实验与天文观测验证。 

   终极宇宙为极大奇性宇宙,由于宇宙膨胀速度加快(整体宇宙膨胀速度,物质密度减小,能量密度增大遵从能量守恒。当宇宙膨胀达到极大尺度,由于具有足够的能量密度,宇宙核心发生强烈的震荡,引起极大奇性宇宙热爆炸。

    理论与计算表明,假设现在我们宇宙空间范围1025m宇宙还要在1292亿年膨胀现在宇宙的约100倍,才能达到宇宙终极演化特征尺度1027m宇宙终极演化尺度表明,终极宇宙是一极大奇性宇宙,物质密度pm~ 0能量密度p~00.

宇宙热爆炸实质是终极宇宙核反应,这种终极宇宙核反应将覆盖整体宇宙时空各向同性热爆炸。  

 理论与计算表明,宇宙是动力学系统,宇宙演化遵从动力学守恒。时间演化有方向性周期性,空间演化规则递进永不往复宇宙演化表面积(视界面积)膨胀,核心(底界)收缩,体积不变。宇宙能量递增空间尺度增大。

 宇宙演化原理 

 1宇宙为各向同性均匀膨胀(圆锥)球体宇宙演化及运动具有整体转动,时间演化有方向性周期性,空间演化规则递进永不往复宇宙演化有始有终.

2宇宙演化表面积(视界面积)膨胀,核心(底界)收缩,体积不变。宇宙演化能量递增空间尺度增大,空间曲率趋于平直。

3宇宙是动力学系统,宇宙演化遵从动力学守恒定律。

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 联系人:王汰非 (世界学术成果研究院终身院士高级研究员) 

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