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在论文《J.P. Petit 和 P. Midy:物质-幽灵物质天体物理学。7:幽灵物质对椭球星系的约束》[在本网站:几何物理学 A,10,1998] 中,我们重新审视了高斯定理、屏蔽效应以及泊松方程的问题。我们证明,当考虑均匀分布(可能无限延伸)的物质时,泊松方程不再成立,原因在于在这种介质中无法定义引力势。事实上,牛顿定律和泊松方程仅在广义相对论框架下,当存在一个零阶的静态解并可对其进行扰动时才成立。然而,当宇宙非空时,这种解无法存在。因此,在广义相对论中,我们得到的是弗里德曼解,其本质上是非定常的。

因此,当在均匀物质分布中开一个空腔时,其内部的场可简单求得。一个带有球形空洞的幽灵物质分布(相对于我们自身的物质表现为负质量集合)等价于均匀分布(场为零)与一个密度恒定的普通物质实心球所产生的场的叠加:
实心球产生的场随距中心距离的增加而增大,然后减小。因此,一个球形空洞具有“约束”效应。椭球形空腔亦同理。若边界突变,该约束场等效于一个扁平椭球体所产生的场,该椭球体由密度均匀的普通物质填充。
但边界不可能是突变的。幽灵物质中的空洞是模糊的,这种密度变化伴随着压强梯度。正是这一压强梯度,会使幽灵物质在星系消失时填充该空腔。在论文[几何物理学 A,2],第2节中,已对更复杂的物质与幽灵物质分布进行了计算,并给出了分析计算方法。值得注意的是,此时得到的旋转曲线与实际观测结果非常相似。参见:J.P. Petit 和 P. Midy:排斥性暗物质。[在本网站:几何物理学 A,3,1998。图4]
因此,我们提出了一种替代暗物质理论的模型。我个人认为,从这些理论出发,可能发展出一个纯粹理论的星系模型,包含两个耦合的维拉斯夫方程以及泊松方程。参见:J.P. Petit:孪生宇宙宇宙学:天文学与空间科学 226:273-307,1995,以及[在本网站:几何物理学 A,2,第4节]
DY = 4πG(ρ - ρ*)
其中(ρ* > 0)表示幽灵物质的密度。负号源于场方程的结构。
负透镜效应。
天体物理学家认为,星系中存在暗物质的“不可辩驳的证据”来自观测到的强烈引力透镜效应。星系和星系团都会产生多重像。正如通常情况,当某现象真正属于宇宙奇观时,经过一两个案例后,就会出现数十甚至上百个观测结果。事实上,图像数据不断积累。
观测到的强烈效应与星系或星系团的估算质量不相符,存在显著的“质量缺失”现象。
但一个非均匀的幽灵物质环境会产生相同的结果。
在我们的宇宙片层中,幽灵物质产生负的引力透镜效应。
在该模型中,在我们片层F的邻近部分F*中存在的幽灵物质(或“孪生物质”)团块,会在我们的片层F中产生一种负的“诱导曲率”。我们之前曾以“钝化负圆锥”模型进行过教学性说明,其中中心部分呈马鞍形(一种具有恒定负曲率密度的曲面)。如上图所示,我们用虚线表示一个孪生物质或幽灵物质团块的存在。该团块在我们的时空(几何上)无法被光学观测到(因为光子无法从一个片层穿越到另一个片层)。然而,如图所示,这些团块会产生负的引力透镜效应(负透镜效应)。
图中示意性地描绘了光子在片层F中的轨迹。但这些光子无法与邻近片层F中构成团块的幽灵物质原子发生相互作用(其边界用虚线表示)。因此,光子“自由穿过”该团块。
正如我们已指出的,产生效应的是密度梯度。均匀分布的物质或幽灵物质不会使光线偏折。
对普通物质而言,其行为“如同吸引光子”;对幽灵物质而言,其行为“如同排斥光子”。因此,在幽灵物质中开一个空腔,会产生聚焦效应,如下所述:
该示意仅为示意性说明,但请放心:目前尚无人能计算光线在非均匀物质(或幽灵物质)分布中的传播路径。
这种聚焦效应将与星系本身的存在效应叠加。若忽略幽灵物质环境的存在,仅靠星系(或星系团)的质量无法解释该现象。
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