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梅晓春等:旋涡星系引力场和旋转曲线的严格计算和暗物质问题
[楼主] 作者:xhzjzs  发表时间:2010/12/01 18:00
点击:2031次

          旋涡星系旋转曲线的严格计算与暗物质问题 

                       徐  (清华大学核能与新能源研究院)

                       梅晓春 (福州原创物理研究所)

                       俞  Cognitech Computer Inc, C A, U. S. A  

内容摘要  本文严格按照牛顿引力理论,采用计算机数值计算方法,计算边界有限的物质薄盘均匀分布引力场,证明均匀薄圆盘半径内旋转曲线是向上弯曲的,并在圆盘的边界上达到极大。在此基础上计算了半径有限的,盘面质量线性衰减加上指数衰减,中心区域质量高度集中的漩涡星系模型引力场。给出的漩涡星系发光盘面内的旋转曲线是基本平坦的,由此证明漩涡星系发光盘内旋转曲线的平坦性是牛顿引力理论的本来特征。我们不需要假设漩涡星系发光盘面内存在额外的暗物质。另外对于漩涡星系发光盘外的旋转曲线,我们目前是通过测量发光盘面延伸方向上射电波段21 厘米中性氢发射谱线的多普勒频移,来确定旋转曲线的。也就是说一个观察事实是,我们目前所观测到的氢气云也是位于漩涡星系的旋转盘面上的,在远离星系发光盘面方向几十 远的地方,并没有观测到绕星系中心高速旋转的氢气云,因此我们有理由认为漩涡星系发光盘外暗物质也是盘状分布的。在此基础上按本文的方法计算,就可以很好解释漩涡星系发光盘外足够远处旋转曲线的平坦性。没有必要假设漩涡星系中存在比重子物质多6倍以上的非重子暗物质,虽然不能排除漩涡星系内存在少量非重子暗物质的可能性。这种方法具有普遍的意义,可以用来比较精确地计算各种漩涡星系的质量分布和旋转曲线。最后讨论一般性地讨论了宇宙学中的暗物质问题。

http://www.nstl.gov.cn/preprint/main.html?action=showFile&id=282098c627c468eb0127c46e1a760568>

 

 

梅老师的文章都挺不错的。我想解决的问题他都已经成型了。我也来玩玩暗物质,用自己的方法。



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 [2楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2010/12/02 19:29 

    我一直都怀疑银河系外围恒星等速运动起因于暗物质的观点,几年前曾想用平方反比力来证明这种等速运动的必然性,但无法对银盘上任意点的引力势进行积分运算,只好到本坛发帖求助哪知各位的数学水平比我还不如,最后只好放弃。

    我认为暗物质是不存在的,虽没看本主帖涉及的原文,但相信用计算机数值计算方法能很好地解决这一难题,所以本文否定暗物质的存在不仅具有非常重要的现实意义,也必将产生深远的历史意义。


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[楼主]  [3楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2010/12/04 11:05 

暗物质问题。首先要计算牛顿的理论值,这样才能确认牛顿物理到底能不能解释。
我把漩涡星系当成圆球套砂轮,列出了砂轮部分某点的引力计算公式,发现积分很难求解。

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[楼主]  [4楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2011/01/21 22:18 

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4d5fc5a10100ftai.html
弄个传送门。

圆盘引力计算确实有点复杂,居然有1/(L^2-2LScosa+S^2)^(1.5)。复杂的东西有挑战性。

没有解析解就用数值方法,或者就泰勒展几级近似处理。 
沈教授的第二个理由大失水准啊,居然忽略银河盘面的质量。

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[楼主]  [5楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2011/01/21 22:46 
 [6楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2011/01/22 00:33 

对【4楼】说:

    我曾经就是因为得到一个比这复杂太多的类似计算式才来求助的,这是其中一种最简单的积分式,而就是这个简化式也无法在L=S附近处进行泰勒级数展开,困为积分范围包括整个空间全域。也许用勒让德级数可以最终解决,我现计算行星近日点进动的第一步就是用勒让德级数展开。


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 [7楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2011/01/22 13:56 

对【2楼】说:

"无法对银盘上任意点的引力势进行积分运算,只好到本坛发帖求助哪知各位的数学水平比我还不如,最后只好放弃",

圆盘引力问题的计算可见某些电磁学习题集中的带电圆盘电场分布(习题),要用级数展开,无严格显式简单解(也可见某些很厚的《数学手册》)。

 [8楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2011/01/22 14:04 

对【4楼】说:

“沈教授的第二个理由大失水准啊,居然忽略银河盘面的质量”,

对,我后来将它忽略了,因为它的质量(可见质量)实在太小了。尽管梅先生认为圆盘引力有一些发散,旋转曲线会向上翘,但我认为即使这个理由,还是无法占上风,因为圆盘可见质量实在过小。

[楼主]  [9楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2011/01/22 14:48 

对【6楼】说:
而就是这个简化式也无法在L=S附近处进行泰勒级数展开
=================================================
这种R的n次在方分母的形式真是很麻烦。有些情况下,我就展1级或2级。有些时候,精度要求高,而且L跟S接近,展20级才能把后面的级数忽略。20级的话,好几页都写不下。只能换种方法,用数值计算。不过命令还不熟。

勒郎德多项式我在原子的电4极矩资料里看到过,就是把1/R给展开。后来就下了相关资料。这种多项式居然能从方程中得出,感到不可思议。我现在能把1/R^2给展开,想弄个梁彬彬多项式,就是不知道从什么方程求解能得到这种多项式。


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[楼主]  [10楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2011/01/22 14:53 

对【7楼】说:
沈教授给个链接,谢谢!

对【8楼】说:
你受暗物质观点误导了。梅晓春不是这么说吗:漩涡星系核占星系质量的1/10到1/5,其余就是星系盘的质量。80%以上的质量怎么能忽略呢?

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 [11楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2011/01/22 15:52 

对【10楼】说:

由可见(发光)重子构成的星系盘的质量占星系总质量的80%,不可信。我查过的几本天文学教材上不是这么说的。

由于计算圆盘质量的引力很复杂(前面也有帖子表明这种复杂性),很恼火,不得已,我曾经特意查阅几本天文学教材关于圆盘质量的叙述,发现可见圆盘质量是很小的。所以,我不再去计算圆盘质量的引力。

 [12楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2011/01/22 15:55 

对【10楼】说:
圆盘引力问题的计算可见某些电磁学习题集中的带电圆盘电场分布(习题)和数学手册,都是图书馆找到的资料,没有衔接网址。
[楼主]  [13楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2011/01/22 18:41 

对【11楼】说:
不考虑暗物质,星系盘质量远大于星系核的质量。我看了一下李宗伟 肖兴华的《天体物理学》
银盘直径50kpc,银晕直径100kpc。银河系质量1万亿个太阳质量,核球质量400亿个太阳质量。
1万亿个太阳质量是受暗物质影响的观点。试想:
既然银盘质量都能忽略,那银核质量也能忽略。就考虑暗物质吧。暗物质怎么分布呢。如果在集中在核心区域。那旋转曲线就符合开普勒规律。如果均匀分布在50kpc或100kpc的范围内。那么旋转曲线就是刚体转动的效果。怎么也不能符合事实。

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 [14楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2011/01/22 21:27 

对【7楼】说:

    圆盘引力问题与带电圆盘电场分布不是一回事,引力源是分布在整个空间的,而电场的荷电源则只分布在某个壳层上。用级数展开关键是无法解决发散问题,太阳系内相邻行星轨道半径比大多在0.6左右,我按级数展开到20级才基本可解决引力摄动计算问题,如果半径比接近1.0也许就得用勒让德无穷级数展开(现代天体力学中的潮汐计算已展开到了三百多级)。

    另外,尽管银盘的质量密度分布远比银心小,但总质量占整个银河系80%以上毫不奇怪,问题是引力势究竟如何分布很难计算。我没看梅晓春的原文,虽然怀疑其计算结果是否可靠,但相信一定可以找到满足银盘恒星等速运动的质量密度分布函数,当然也可提出一些其它合理假设,总之“暗物质”与“中微子”一样都是根本不存在的鬼神论。


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 [15楼]  作者:英卓  发表时间: 2011/02/16 14:52 

圆盘星系有关资料说明,其中圆盘各个位置 质量速度不按牛顿引力定律。所以,我的角度仅是引力场纯在恒星之类的天体周围。星系没有引力场。所以,计算星系的引力场问题好像没有意义。把星系是不是存在引力场先搞清楚。要知道,当初建立牛顿引力定律的经验前提仅是太阳系范围内的事。计算星系引力场问题,超出了产生“引力定律”初始范围(可以扩大,但是要谨慎)(希望别回复我的帖子,仅供参考)
 [16楼]  作者:杨发成  发表时间: 2011/02/16 17:20 

引力场作用是有一个界限的,目前还不知其具体尺寸,但可以肯定,我与宇宙边界的星系没有直接的引力联系。

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