排斥性暗物质
排斥性暗物质（第1页）
排斥性暗物质。
让-皮埃尔·皮埃特和P. 米迪 马赛天文台，法国 ---
摘要：
我们探讨了由两组物质构成的系统在动力学中同时包含引力和斥力现象的物理特性。通过引入一种新的几何结构——具有两个褶皱，并由两个通过引力场耦合的场方程描述，从而绕过了“负质量”这一障碍，使得所有粒子能量均为正的系统成为可能。我们证明，在这种条件下，第二组物质在几何上不可观测，因而具备了排斥性暗物质的特征。星系将被容纳在均匀分布的排斥性暗物质形成的空腔中，这产生了一种有效的约束效应，并呈现出符合实际的旋转曲线。我们进一步表明，与排斥性暗物质相关的负引力透镜效应，可以解释观测到的强烈现象，从而为经典暗物质模型提供一种替代方案。根据这一新的宇宙学模型推导出，由于两种物质之间的相互作用，宇宙的年龄变为157亿年。
1）引言。
...如今，仅依靠可观测物质已无法解释天文观测结果，因此暗物质的概念逐渐被广泛接受。关于宇宙中这一不可见成分的性质，人们提出了多种假设：它应参与引力场的形成，从而在星系中产生“质量缺失”效应，并导致引力透镜现象。MACHO（大质量致密晕天体）的观测结果令人失望。一些理论依赖于物理存在尚属推测的粒子，例如有质量的中微子。目前尚未有任何理论占据主导地位，关于暗物质的假设仍多种多样。在本文中，我们提出研究我们的物质（质量为m）与一种特殊暗物质（质量为m*）之间的引力相互作用，其满足以下条件：
- m 与 m' 按牛顿定律相互吸引
- m* 与 m*' 按牛顿定律相互吸引
- m 与 m* 按类似牛顿定律的形式相互排斥
我们将 m* 称为“排斥性暗物质”。
这可以简化为如下表达式：
(1)
其中质量 ma 和 mb 可正可负。物理学家可能会立即反驳：负质量的粒子也具有负能量，这在物理上缺乏意义。在本文第3节中，我们将提出一种新的几何框架，使得两个质量均为正的物质组（m 与 m*）能够相互作用，且它们的能量 mc² 与 m*c² 均为正值，从而满足上述力的作用模式。两个子系统仅通过引力相互作用的事实，将在几何上得到解释。
2）排斥性暗物质对星系的约束作用。
...长期以来人们已知，由观测推断出的物质分布所产生的引力场，不足以平衡星系中的离心力。缺失的质量约为观测值的三到五倍。此外，星系的旋转曲线呈现出“台阶状”特征（外围速度异常偏高），这无法仅从观测到的物质分布来解释。因此，研究者们曾尝试通过人为引入特定的暗物质分布，以防止星系瓦解并重现旋转曲线的这一特征。现在我们转向本文提出的模型：由普通物质（可观测）与不可观测的排斥性暗物质共同构成，考察该模型是否能有效约束星系。首先，考虑一个物质分布符合Myamoto与Nagai模型[1]的星系：
(2)
...这种轴对称物质分布被假定位于均匀排斥性暗物质分布所形成的空腔中（图1，其中普通物质按公式(2)中的 a = 5；b = 1 分布）。
** ** 图1：被排斥性暗物质包围的星系。 轴对称系统。
...我们将排斥性暗物质布置在星系周围，其密度梯度为人为设定，基于经验数据进行调整。这种质量分布可通过多个厚椭球体的叠加来描述，每个椭球体具有质量密度 ri（可正可负），i 为椭球体的编号，其水平轴为 ai，垂直轴为 bi。这些物体内部和外部的引力场可用较为简单的解析公式表示（参见[2]和[3]）。给定一组这样的厚椭球体后，即可计算三维引力场。图1中，我们通过空间白点密度的变化来表示排斥性暗物质的质量密度 r*。这并非通过带有质量点的数值模拟得到，尽管图像可能给人这种印象。该质量分布是由一系列参数各异的厚椭球体（轴长、质量密度）构成的。
...图2展示了所选择的排斥性暗物质分布：一组同心、扁平、厚实的椭球体，其密度为 r*(r)，d 为椭球体的直径。
