现代宇宙学理论的重正和修复

现代宇宙学理论的重正和修复—关于暗物质与暗能量的证明 1/47 2007年5月4日

现代宇宙学理论的重正和修复

—关于暗物质与暗能量的证明

程卓刚

关键词 相对论 能量 轨道速度 星系 哈勃红移 引力红移 多普勒红移 星系辐射 宇宙微波背景辐射 宇宙标准模型 暗能量 暗物质

摘要 根据相对论原理、能量守恒原理以及系统时间相对效应原理建立的引力能量守恒体系理论证明：1.大尺度哈勃红移的性质为爱因斯坦&多普勒红移，而不是经典多普勒红移；2.宇宙微波背景辐射来源于太阳系轨道运动产生的耗散能量，并非宇宙大爆炸遗迹。3.天体轨道速度的条件性相对论效应可以产生伽马射线爆观测现象。4.不存在物质意义上的暗物质与暗能量。5.宇宙标准模型理论不能成立，但是大爆炸核合成过程可以在局域物理事件中重演。

上述天体物理现象均为天体轨道速度产生的相对论效应，宇宙恒静。引力能量守恒体系理论能够实现对现代宇宙学理论的重正和修复。

爱因斯坦（Albert Einstein）于1917年发表的著名论文《用广义相对论对整个宇宙的考察》开启现代宇宙学研究之窗。1922年数学家弗里德曼（Friedman，Alexander Alexandrovich）提出弗里德曼宇宙模型。同年，天文学家德西特（de Sitter，Willem）提出爱因斯坦-德西特静态宇宙模型。1927年勒梅特（Lemaitre Abbe' Georges Edouard）得到关于爱因斯坦引力方程在设定条件下的数学解，该模型提出大尺度宇宙空间随时间膨胀的预言。1948年伽莫夫发展了勒梅特的理论，与艾尔弗（Alpher，R.）和赫尔曼（Heman，R.）一起，提出大爆炸宇宙学说—宇宙标准模型理论，标志着现代宇宙学的开端（1、3）。

1924年，哈勃（Hubble，Edwin Powell）在斯里弗（Slipher，Vesto Melvin）等前人研究成果的基础上，根据对24个已知距离星系的观

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测资料的分析，提出哈勃定律vr=H0r，式中vr为星系对银河系的视向速度，H0为哈勃常数。哈勃定律以及哈勃常数表明，目前宇宙正在膨胀，反推的结论就是宇宙起源于一个点，所以哈勃的发现被认为是宇宙标准模型理论至关重要的实证依据（1、2）。

1963年初，物理学家彭齐亚斯（Penzias，Amo Allan）和射电天文学家威尔逊（Wilson，Robert Woodrow）合作测量银河系内高纬星系的银晕辐射，得到等效温度为3.5±1K的天线噪音，噪音在宇宙各向同性分布、无偏振，与宇宙标准模型理论预言大爆炸后宇宙冷却至今残留的光辐射谱吻合。作为宇宙标准模型理论的另一重要证据，该

（1、2、3）发现被称为“宇宙微波背景辐射”。

在1948年至今的近60年间，大爆炸学说在宇宙学研究领域中始终处于主导地位，并且不断得到新的理论与实证支持，其中大爆炸核合成（Big Bang Nuclesynthesis，BBN）被认为是宇宙标准模型理论的第三大基石，它主要对大爆炸后构成宇宙物质的元素合成以及这些元素的丰度等问题做出解释，在轻元素起源及其分布丰度方面与观测结果取得一致。现在的宇宙标准模型理论甚至可以对宇宙从大爆炸早期热力学到目前状态的整个演变过程做出几近精细的描述（2、3）。

随着天文观测技术水平的不断进步，巨型光学望远镜、射电望远镜、红外望远镜等的投入使用，特别是以哈勃空间望远镜（HST）为代表的航天器在天文观测方面的应用，人类观测宇宙的空间尺度已经伸展到170亿光年（1），一些新的发现对宇宙标准模型理论提出挑战，比如在大尺度上产生引力作用的暗物质以及γ射线爆等。

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1967年美国洛斯阿拉莫斯（Los Alamos）实验室首次发现来自宇宙空间的γ射线突然增强的现象。现在通过适当的卫星观测，几乎每天都可以测到1、2个这样的γ射线爆（2）。由于目前“γ射线爆源”的天体性质未被认识，“γ射线爆”的距离仍是悬疑，一般认为它们发生在宇宙尺度上。

近年来的观测显示，宇宙正在加速膨胀，宇宙标准模型理论对这个现象不能做出解释。有猜测认为宇宙中的“黑暗能量”是推动宇宙加速膨胀的能量源。有关分析表明，宇宙中的暗物质与暗能量占宇宙物质总量的97%以上，可见物质（发光物质）不足3%。对暗物质和暗能量的探寻至今未果。

早在1916年爱因斯坦就得到了引力场方程的线性近似引力波波动方程解，后来通过对脉冲双星的观测证实了引力波的存在（1、2）。但是作为自然界最普遍的物理作用力，存在于我们周围的引力波又在哪里？引力的本质属性究竟是什么？

宇宙标准模型理论在现阶段的成功不能掩盖它面对这些挑战与悬疑时的苍白，现代宇宙学理论存在严重缺陷，但是我们还有其他的选择吗？

……

根据系统时间相对效应原理（4），能量体系的能量守恒形式满足： Et`/Φ=et/φ+ed/φd。……（1）

如果能量体系为物体的运动体系，并且e =mc2，ed =-mvx`，则： Et`/Φ=mc2t/φ-mvx`/φd。……（2）

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当运动体系内发生能量形式的转换时，相对效应满足： Et`·(φ/Φ)=mc2t-mvx`·(φ/φd)。

令：η0=φ/Ф，ηv =φd/φ，则有：η0Et`=mc2t-mvx`/ηv， Et`=mc2t/η0-mvx`/η0ηv。

∵η0=φ/Ф，ηv =φd/φ，∴η0ηv=φd/Ф。

根据能量转换系数的定义（4），φ/Ф+φd/Ф=Ф/Ф=1， ∴η0ηv=φd/Ф=1-φ/Ф=1-η0。令：η0=η，则有：φd/Ф=1-η。 当E=e =mc2时，t`=t/η-vx`/(1-η)c2。……（3） 当t`=t时，E=mc2/η-mvx`/(1-η)t，……（4） 狭义相对论洛伦兹变换具有形式（5）：

t`=(t-vx/c2)/η，x`=(x-vt)/η，y`=y，z`=z，η=(1-v2/c2)1/2。 若使系统时间相对效应与洛伦兹变换取得形式上的一致，需有： x`/(1-η)=x/η，xη=vt。

运动体系能量守恒的相对论效应与洛伦兹变换对照如表1。 表1 能量守恒体系中的相对论变换与洛伦兹变换的对照

洛伦兹变换 x`=(x-vt)/η y`=y z`=z t`=(t-vx/c2)/η η=(1-v2/c2)1/2 - -

能量守恒体系相对论变换 x`=(x-vt)/η y`=y z`=z t`=(t-vx/c2)/η η=(1-v2/c2)1/2 x`/(1-η)=x/η，ηx=vt

一.能量守恒运动体系中相对论的几何形式

根据能量转换系数η的定义，0≤η≤1。设：η =cos2α。

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作参考图1，使参考系与运动系的原点（O，O``）及纵轴（Y，Y``）重合，运动系相对于参考系以速度v在X轴向上运动。 参考图1 能量守恒体系中相对论引力相互作用的几何形式

图1（左）中，OB=x，O``A=x``，BC=Δx。 ∵x·cos2α=x -Δx，∴Δx=x·(1-cos2α)=x·sin2α。

∵x=vt/η，∴Δx=x·sin2α=vt·sin2α/cos2α=vt·tg2α。……（5） 函数关系Δx=vt·tg2α显示当运动系相对于参考系以速度v运动时，决定空间在运动方向上收缩量Δx的因素之一是运动系与参考系轴向的偏转角α，这就意味在能量守恒体系中，相对论效应使得运动体系不是在参考系的X轴向上运动，而是在与X夹角为α的X``轴向上的某个相对位臵运动。

称α为相对论偏转角。

二.引力能量守恒体系中的相对论时间效应和轨道速度效应

引力相互作用体系中，物体所受力的方向总是指向质量体系的核心，使得物体运动路径在参考系中与两者连接的轴线（X）重合。但是因为受到能量守恒体系相对论效应的影响，物体的实际运动路径（X`）偏离此轴线，X与X``之间产生偏转角α，具体情形如图1。因为引力作用各向同性，偏转角α存在于所有引力作用路径中，导致物体的实际运动路径成为围绕引力核心质量运动的曲线轨迹。即：使

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图1左中的曲线以X``为对称轴翻转180°，可以得到图1右所示的能量守恒引力体系中的相互作用几何模式。

图1右中，OB=x，OA=x``，OC=Δx，AB=CB=R。

图1显示引力质量围绕引力核心转动是引力体系能量守恒或基本守恒的相对论形式，天体轨道运动为其典型的自然现象。

注意到在引力相互作用中，由于受到相对论效应的影响，原本物体在参考系X轴向上的运动速度v转变为物体围绕引力核心的转动速度。狭义相对论效应在能量守恒条件下与引力作用下物体旋转平面的相对论效应等效，这里的所谓能量守恒条件即：

x`/(1-η)=x/η，ηx=vt，η=cos2α。

方程（4）形式转换：E=mc2/η-mvx/ηt，v/t=g（加速度）， mvx/ηt=x·mg/η=x·(GMm/ηR2)，mg=GMm/R2=F（引力）。 ∵x/t=v/η，∴mvx/ηt=mv2/η2=x·(GMm/ηR2)，v2=(GM/R2)·(ηx)。 由图1可知，M与m之间的引力作用距离R实际上就是引力作用方向（X）上空间尺度收缩后的距离，R=x -Δx。

ηx=x·cos2α=x -Δx=R，v2=(GM/R2)·(ηx)=GM/R，v=(GM/R)1/2。 牛顿力学方程（2）v=(GM/R)1/2给出球状星云中距离引力核心R处天体围绕核心质量（M）转动的速度v，与能量守恒体系的相对论引力在形式上一致。

尽管形式相同，但v是物体在参考系X轴上的直线运动速度，而不是引力作用下物体的实际转动速度v。

∵ηx=vt，∴v=ηx/t。

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显然，参考系中v=x/t，当η=cos2α=1时，v=ηx/t=x/t。当α >0时，vr=ηx/t=x·cos2α/t =v·cos2α

有：vr=(cos2α)·(GM/R)1/2，cos4α=Rvr2/GM。……（6） 既然vr是运动体系速度，则应满足：vr=x`/t`。 按照等效性原理，v=x/t=x`/t`=vr， ∵x·cos2α=x -Δx=R，vr=x`/t`=x·cos2α/t=R/t， ∴当x`=2πR时，vr=x`/t`=2πR/t`=R/t，t`=2πt。

当x`=2πR时，vr=R/t表明引力作用下物体在圆轨道2πR上的运动速度等价于物体在参考系中通过引力作用距离R的速度。

∵vr=x·cos2α/t，x`=x(1-η)/η=x·sin2α/cos2α，

∴vr=x`/t`=x`·cos4α/t·sin2α，t`=t·sin2α/cos4α。……（7）

运动体系的时间效应与速度效应对于物理作用量具有重要意义。例如：地球公转速度v=29790m/s，αe=0.004027°，

水星公转速度v=47890m/s，cos2α=0.999999987，αm=0.006472°。 Δα =αm-αe =0.006472°-0.004027°=0.002445°。

由于水星与地球公转轨道的相对论偏转角有差异，它们相对于基准时间的运动时间效应也不同，根据t`=t·sin2α/cos4α可以分别得到：

tm`=1.27594×10—8t，te`=4.93989×10—9t，tm`/te`=2.582932。 地球年为365.25天，水星年为87.9天，两者之比为4.15529；水星轨道偏心率为em= 0.206，地球ee= 0.0167，Δe =em-ee= 0.1893，在一个轨道周期的平均分布为0.1893/2π。

地球上观测水星轨道每100年进动值为：

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Δα`=0.002445°×3600×4.15529×100×0.1893/2.582932×2π=42.66″。 水星近日点进动的实际观测值约为43″/100年。

方程（6）中实际物理观测采用基准时间体系t，因此有： vr=x`/t`=x`·cos4α/t·sin2α=v·cos4α/sin2α，v即基准时间体系速度。 cos4α=Rvr2/GM=Rv2·cos8α/GM·sin4α，v2=GM·tg4α/R。……（8） 设想一个“零”重力静止环境Φ，Φ中的一个钟代表基准时间，表示为t。如果将基准时间与地球公转轨道时间进行对比，两者满足：t`=t·sin2α/cos4α=4.93989×10—9t，相对于基准时间，地球公转轨道时间显著地“压缩”了。这种相对论效应普遍存在于地球物理事件以及基于这些事件所进行的物理观测、实验过程中。事实上，我们至今并未获得“零”重力静止环境Φ，因而得不到真正意义上的基准时间，只能以地球公转运动状态中某一具体事件作为基准时间。

对于方程（7），则有：t`=te=t·sin2α/cos4α。 v2=(x`/t)2=(x`/te)2·(sin2α/cos4α)2=ve2·(sin2α/cos4α)2。

既然以地球公转轨道时间作为基准时间，速度ve就是基准时间体系速度v，ve=v，而μe—1以常数形式存在。

天体的轨道速度不同，μp也不同。称μp为时间效应因子。 以地球公转轨道时间作为基准时间则μe=4.09836×1016为常量，其他天体相对于地球的运动满足引力动力学方程：

v2R/μeG·Mtg4α=1。……（9）

其中，R是轨道天体与引力核心质量M的距离，v是天体的轨道运动速度。α=arccos(1-v2/c2)1/2。

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对于地球而言，μe·tg4α=cos8α·sin4α/sin4α·cos4α=cos4α，而地球的轨道相对论偏转角α=0.004027°，v2R/μeG·Mtg4α≈v2R/GM。

对于其他相对于地球运动的天体而言，因为μe是常数，tg4α反映该天体相对于地球公转轨道体系时间的轨道速度效应。 三.引力能量守恒体系中的相对论空间效应

由于采用运动体系时空，方程（5）具有形式：Δx=vrt·tg2α。其中，vr是基于地球运动体系时间te所给出的目标天体公转轨道速度，α为目标天体公转轨道相对论偏转角。

∵vr=x`/te，∴Δx=vrt·tg2α=x`·(t/te)·tg2α。

∵μe=(t/te)2，∴t/te=±μe1/2，Δx=vrt·tg2α=±μe1/2·x`tg2α。 假设天体在圆轨道上运动，则有：x -Δx=R，x`=2πR，

Δx=±μe1/2·x`tg2α=±2πμe1/2·Rtg2α，R=x/(1±2πμe1/2·tg2α)。……（10） 因为te+=μe—1/2t，te—=-μe—1/2t，所以能量守恒的引力作用中存在两种相反的运动体系时间，它们关于静止参考系时间t对称，归属于对称性的引力相对论效应。

∵R=x/(1+2πμe1/2·tg2α)，

∴dR/dt=dx/(1+2πμe1/2·tg2α)dt-2πμe1/2·xdtg2α/(1+2πμe1/2·tg2α)2dt。 ∵dx/dt=0，dtg2α/dt=2tgαsec2αdα/dt，

∴dR/dt=-4πμe1/2·xtgαsec2αdα/(1+2πμe1/2·tg2α)2dt。 若dα/dt=σ（常数），并且σ > 0，则： dR/dt=-4πσμe1/2·xtgαsec2α/(1+2πμe1/2·tg2α)2， R=-4πσμe1/2·xt·tgαsec2α/(1+2πμe1/2·tg2α)2+C。

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∵t=0，C=R0，

∴ΔR=Rt-R0=-4πσμe1/2·xt·tgαsec2α/(1+2πμe1/2·tg2α)2。 ∵dα/dt=σ，α =σt+C。t= 0，α = 0，∴α =σt 。……（11） ∴ΔR=Rt-R0=-4πμe1/2·x·αtgαsec2α/(1+2πμe1/2·tg2α)2。

运动体系时间te+=μe—1/2·t中引力空间随时间收缩，引力距离的收缩量与时间正相关，表示为：R∝t—1。

地球地质年龄t≈46亿年，地球的公转轨道偏转角α=0.004027°，根据α =σt，常数σ=α/t=2.7740×10—20(°/s)。

同理，当t = -μe—1/2·te时，有：

ΔR=Rt-R0=4πσμe1/2·xt·tgαsec2α/(1-2πμe1/2·tg2α)2。

=4πμe1/2·x·αtgαsec2α/(1-2πμe1/2·tg2α)2。

运动体系时间te—=-μe—1/2·t中引力空间随时间膨胀，引力距离的膨胀量与时间正相关，表示为：R∝t。

∵cos4α=1-v2/c2，∴4cos3αsinαdα=2vdv/c2。

令：dα/dv=ρ，则：α =ρv+C。v=0，α =0，C=0。∴v2/c2=2αsinαcos3α。 目前太阳环绕银心的轨道速度v=220km/s，α=0.029731°，

α=v2/2c2·sinαcos3α，1°=0.0174534，σ=α/t=4.840×10—22·s—1。 相对论偏转角1°=0.0174534，无量纲，而1°=0.01745弧度。

目前太阳轨道状态下，相对论偏转角1°约等于相应的弧度值。 方程（11）表达的物理意义为：如果σ为常数，天体公转速度是时间的函数，与引力质量无关。 四.天体轨道速度的相对论效应

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体的轨道运动，即使没有地球大气，“γ射线爆”可能也不会进入地表观测。

E&D红移效应使我们只能得到关于自身历史的一半信息，而E&D蓝移效应则提供缺失的另一半信息。上帝在给遥远的天际罩上神秘黑幕的同时，又不时地用眩目的光芒刺穿它，他是要告诉我们：天外有天。

宇宙的苍茫无际与自然的精巧玄奥同样具有动人心魄的力量。 现代宇宙学理论的重正与修复使我们回归牛顿和爱因斯坦的静态宇宙，远离关于宇宙起源的“大爆炸”学说，也同时使我们远离宇宙坍缩带来的无奈，远离宇宙无限膨胀带给我们的绝望。人类文明乃至其他智慧生命创造的文明，如果不是由于自身的原因过早凋亡的话，可能永久地传承下去，哪怕经历从一个星球到另一个星球的艰难迁徙。

让我们以十二万分的感激和一百万倍的努力，珍惜、爱护、建设人类共同的、美丽的家园—地球。 参考

1、《当代物理学进展》魏凤文、王士平、申先甲著，江西教育出版社， 1997年8月第1版，P182—233。

2、《天体物理学》李宗伟、肖兴华著，高等教育出版社，2000年7月第1版，P461—465，P447—456。

3、《近代物理学进展》张礼主编，清华大学出版社，1997年8月第

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一版，P315—330。

4、《系统的相对时间效应》程卓刚。

5、《狭义与广义相对论浅说》A〃爱因斯坦著，杨润殷译，上海科学技术出版社，1964年8月第一版。

Rehabilitate the modern cosmology

—The proofes to dark matter and dark energy

Key words relativity orbital speed Hubble redshift Einstein redshift Dopple redshift CMBR galaxy`s radiation γ-exposive radiation SMOC dark matter dark energy

Abstract

Established on the principles of relativity、the conservation of energy and the relativistic effects of the time in system（REOTS），the theory of gravitational system in this article puts forward a serious of proofes to a few of important problems in modern cosmology as follows：1. Hubble red-shift in large scale is not the traditional Dopple effect but the Einstein&Dopple red-shift。2. The cosmic microwave background radiation （CMBR）does not come from the cosmic big bang but from the dissipated energy companing with the solar system`s movement on the orbit。3. The γ-explosive radiation can only be available by the celestial body moving in a certain range of speed。4.There are not dark matter and dark energy in real substance。5. The standard model of cosmology （SMOC）is not true but the big bang nucleosynthesis（BBN）may recur in limited space as the model。

All the phenomenons above have been defined as the relativistic effects from the speed of celestial body moving on the orbits。The cosmos keeps still forever。The theory named “the conservation of energy theory of gravitational system，CETGS”is capble to rehabilitate the modern cosmology。

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ve=v=4πσμp1/2·Rtgαsec2α/(2πμe1/2·tg2α-1)=Heμpc2·zeRtg4α/v2。 即：哈勃红移的本质仍然是爱因斯坦引力红移。

∵zd=zekR，∴ v =Heμpc2·zeRtg4α/v2=Heμpc2·zdtg4α/kv2=c·zd。 即：运动天体的爱因斯坦红移通过哈勃红移形式表达。 （三）关于宇宙微波背景辐射以及引力波性质的证明

定义“哈勃红移”为爱因斯坦&多普勒红移（E&D red-shift）而不是经典多普勒红移，相关证明的一个先决条件是：以电磁波作为信息载体，观测距离等于引力距离。这个条件的基本物理意义在于：作为传递引力相互作用的“信使”，引力波的性质归属于电磁波。

目前普遍认为引力波是一种电磁波，相对论也已给出引力波特征的基本描述，关于引力波的实证依据来自对脉冲双星的观测（1）。

引力是自然界最普遍的物理相互作用，引力波无处不在，为什么我们不能在自己身边找到它，仅仅只是因为引力波能量太低？还是我们认识上出现了偏差，忽略了什么？

对于一个质量为m的物体运动体系而言，系统的相对时间效应满足：Et`=mc2t/η-mvx`/(1-η)。其中η=(1-v2/c2)1/2。有：

E=mc2t/ηt`-mvx`/(1-η)t`。……（22）

如果不考虑时间的相对效应，t/t`=1，E=mc2/η-mvx`/(1-η)t。 狭义相对论中，运动物体的相对论动能Ev=mc2/η。根据经典力学定义形式，v/t=a（加速度），a·m=F（物理作用力），则有：

E=mc2/η-mvx`/(1-η)t=Ev-Fx`/(1-η)。

当x`/(1-η)=x/η时，系统时间相对效应与洛伦兹变换在形式上取

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得一致，即：E=Ev-Fx`/(1-η)=Ev-Fx/η。相对论中，力对物体做功的表达形式为：Ew = F·x/η。所以有：E=Ev-Ew 。……（23）

如果力没有对物体做功，则：Ew=0，Ed=Ev=mc2/η=mc2，η=1。 结果符合牛顿第一定律：如果不受外力作用，物体保持静止或匀速运动不变。

所以，相对论方程（23）中：E=E0≡mc2。

F·x/η=mc2/η-mc2=mc2·(1-η)/η，F=mc2·(1-η)/x。……（24） 按照能量守恒定律，如果定义η为物体运动体系中的能量转换系数， (1-η)则为该体系能量转换过程中产生耗散能量的耗散系数。所以，物体运动体系耗散能量Ed =mc2·(1-η)，F=Ed/x，F·x=Ed。

如果不考虑时间效应，相对论中的“力”可以被定义为：力是运动物体耗散能量（Ed）在其运动路径（x）上的平均分布量。在更为普遍的意义上，力对物体做的功等于物体运动时产生的耗散能量。

考虑一个质量为m的物体在一个半径为R的圆轨道上围绕圆心转动的相对论运动形式。

业经证明，观测者如果以本身所在天体轨道时间体系作为观测其他天体运动的基准体系时间，则t/t`=μp1/2=cos4α/sin2α，其中α为本地天体轨道的相对论偏转角，cos4α=1-v2/c2，v是本地天体轨道速度。

物体的直线运动速度v=x/t`=x`·μp1/2/t=v·μp1/2。

E0 =mc2·μp1/2/η-mv·μp1/2x`/(1-η)·t`=mc2·μp1/2/η-mv·μp1/2x`/(1-η)·t。 ∵x`/(1-η)=x/η，∴E0 =mc2·μp1/2/η-mv·μp1/2x/η·t。

∵v=βr/t=ωr，ω/t=aω（角加速度），maω=Fω（物理作用力），

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∴E0 =μp1/2·Ev - Fω·μp1/2x/η=μp1/2·(Ev - Ew)。

显然，引力相互作用下的天体轨道运动是该模型的自然实例。引力体系中x=R·(1±2πμp1/2·tg2α)，η=cos2α，1-η=sin2α。这里R为天体运动的圆轨道半径，α是被观测天体的相对论轨道偏转角。所以有：

E0=mc2=μp1/2·mc2/cos2α -μp1/2·FR·(1±2πμp1/2·tg2α)/cos2α。 F=mc2·(μp1/2/cos2α-1)·cos2α/μp1/2·R(1±2πμp1/2·tg2α)。……（25） μp为本地天体的时间效应常数。当目标天体轨道速度为v时： F=Bmc2/R，(μp1/2/cos2α-1)·cos2α/μp1/2·(1±2πμp1/2·tg2α)=B（常量）。 F·R=Ew=Bmc2=Ed。称B为轨道天体的相对论耗散效应系数。 将牛顿力学F=GMm/R2导入相对论效应形式，有： F=GMm/R2=Bmc2/R，B=GM/c2·R。

爱因斯坦红移形式ze=(λ-λ0)/λ=GM/c2·R，B=GM/c2·R=ze，可以直接得到：F=Bmc2/R=ze·mc2/R，表明引力可以通过引力红移被定义。

采用完备性引力红移方程：ze=GM/c2μp·Rtg4α，则： B=GM/c2·R=zeμp·tg4α，F=zeμpc2·mtg4α/R。

∵ze=zd/kR，∴F=zeμpc2·mtg4α/R=μpc2·zdm·tg4α/kR2。……（26） ∵F·R=Ew=μpc2·zdm·tg4α/kR=Ed，∴zd =k·EdR/μpc2·mtg4α。 方程显示，轨道天体所受到的引力与E&D红移效应zd成正比。其中zd充当传递引力相互作用的“信使”，与天体轨道运动产生的耗散能量成正比。

∵k=Heμpc·tg4α/v2，F=GMm/R2，

∴zd=GkM/μpc2·tg4α=HeGM/cv2。…（27）

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注意到与哈勃红移定律不同，方程（27）中E&D红移效应zd是轨道天体与引力核心质量M之间确定的红移速率，与距离无关。

太阳轨道速度v=220km/s，轨道偏转角α=0.029731°，与银河系中心距离R为半径内的银河系质量约为M≈1.9×1041kg。E&D红移效应常数He=4πσμp1/2·tgα/(2πμp1/2·tg2α-1)，采用地球公转轨道体系时间，μp=μe=4.09836×1016，He=1.86×10—18·s—1，

zd=(λ-λ0)/λ=HeGM/cv2=0.000015916，0.999984λ=λ0。

得到这个结果后我们发现，由一个确定的E&D红移速率量值不能给出具体的光谱波长数据，而后者才是我们真正关心的。

根据cos2α=(1-v2/c2)1/2，当v=220km/s时，天体的相对论轨道偏转角1°约等于相应的弧度值，精确值为1°=0.0174534。因此有：

zd=(λ-λ0)/λ=0.000015916=0.000911914°， (λ-λ0)/1°=0.000911914λ=0.000911928λ0。

令：λm=0.000911928λ0，λ0=1m，则(λ-λ0)/1°=λm=0.000911928m。 即：天体轨道相对论偏转角α单位量（1°）上发生的光谱红移量Δλ=(λ-λ0)为常数λm，a·Δλ/α=(λ-λ0)/1°=λm=0.000911928m。

引力空间具有理想的“黑体”性质，一定温度下对应于黑体辐射谱密度最大值的波长λm与温度T之间函数关系为：λmT=0.204hc/k。这里h、k分别为普朗克常数和波尔兹曼常数，h=6.626196×10—34·Js，k=1.380×10—23·J·K—1。当λm=0.000911928m时，T≈3.220K。

这就是说，伴随太阳轨道运动产生的耗散能量可以辐射观测波长为λm的电磁波，电磁波的等效温度约为3.220K，与宇宙微波背景辐

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射的等效温度（1、2、3）T=3.2±0.1K充分吻合。因为相对论轨道偏转角α不能直接测得，轨道耗散能量观测光谱波长λm与观测红移效应的关系可以表示为参考图3所示情形。

参考图3 太阳轨道运动耗散能量辐射波长与E&D红移效应

参考图中，以太阳轨道运动为匀速运动，以太阳运动轨迹对应的圆心角代替轨道相对论偏转角，光谱红移量y·Δλ与所对应圆心角的比值总是常数，满足：b·Δλ/β=(λ-λ0)/1°=λm=0.000911928m。也可以更为直观地理解为：太阳轨道运动产生的光谱红移效应速度与太阳轨道角速度的比值为常数λm，b·Δλ/t∶β/t=vλ/ω=(λ-λ0)/1°=λm。

结果证明：所谓“宇宙微波背景辐射”其实是太阳轨道运动产生的耗散能量引起的E&D红移效应。由于爱因斯坦红移空间三维等效，并且ze=zd/kR，所以a·Δλ/β=(λ-λ0)/1°=λm同样空间三维等效，存在于整个太阳系空间。因此，“宇宙微波背景辐射”不能作为“大爆炸”学说和宇宙膨胀的证据。

方程（26）中E&D红移效应zd充当传递引力作用的“信使”，一旦b·Δλ/β=(λ-λ0)/1°=λm被确定，λm就成为传递太阳与银河系质量之间引力作用的引力波的波长。在这个意义上，太阳轨道运动产生的耗散辐射就是太阳系引力波的辐射源。因为方程（26）对于轨道天体的

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只有通过航天器才能发现的、以光谱蓝移为特征的、具有时间效应观测特征的小概率大尺度观测事件，与之对应的只有γ射线爆。有充分的理由认定：大尺度E&D蓝移效应观测事件就是γ射线爆。

值得指出的是，对于蓝移事件，方程（30）给出的时间是光谱蓝移发生的时间，对应于γ射线爆观测谱线的上升段，与之后的效应（如射电余辉，光学余辉等）时间无关。

多数“γ射线爆源”的天体性质应该处在我们已知天体范围内。 天体轨道速度不同，即使对于同一目标，它们观测到的E&D蓝移效应时间也不同，大尺度观测红移效应也有差异。由于受到地球公转轨道偏心率的影响，地球在近日点与远日点的轨道速度略有不同，导致地球公转轨道时间效应常数μe呈现规律性微调，使包括“宇宙微波背景辐射”、哈勃常数、伽马射线爆等各项涉及时间效应的天体观测现象出现微小差异，即所谓“非绝对均衡分布”。相比之下，太阳轨道近于标准圆，轨道效应变化影响甚微。 （六）对宇宙标准模型的重正和修复

注意到方程zd=HeGM/cv2中He=4πσμp1/2·tgα/(2πμp1/2·tg2α-1)，适用于μp1/2=cos4β/sin2β并且β≠α时的效应状态。

当β=α时，R=x/(1±2πcos2α)，ΔR/t=ve=±2πσ·xsin2α/(1±2πcos2α)2。 转换参照系后，ve/R=He=2πσ·sin2α/(2π·cos2α-1)。……（31） 采用地球公转轨道速度v=29790m/s，轨道偏转角α=0.004027°，则有：He=8.09130×10—26·s—1。在zd=(λ-λ0)/λ=HeGM/cv2中，这里M为太阳质量，M=1.9×1030kg。zd=3.7763×10—22。

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zd =(λ-λ0)/λ =3.7763×10—22，λ≈λ0，λ0 =1m。

(λ-λ0)/λ=3.7763×10—22=2.1640×10—20·°，λm≈2.1640×10—20m。 光子能量e =hf=hc/λm≈9.179×10—6J，T≈1.357×1017K。 T≈1.357×1017K，这是一个甚至大于“大爆炸”原初温度的等效温度（2、3），分布在地表以下的地球本体构造中。事实上，地球的核心温度大约为6400K，根本无法与由λm确定的等效温度进行比较。那些能量哪儿去了？

地球的公转运动产生耗散能量Ed=Ew=GMm/R≈5.058×1033J，相当于产生5.058×1033/9.179×10—6≈5.51×1038个高能光量子。地球质量m≈5.976×1024kg，相当于3.573×1051个质子，平均每个质子负荷耗散能量5.058×1033J/3.573×1051质子≈8.823eV/质子。

按照爱因斯坦质能方程e =mc2，电子的静质量e0≈5.2×104eV。依轨道电子速度v=0.9998c推算，它的相对论动能ev≈2.6×106eV。显然，8.823eV/质子的能量分布不足以产生电子等一类轻子，但是可能在轨道电子能级或分子水平上影响物质结构。

但是根据α=σt，地球在10亿年时轨道偏转角α≈0.0008753°。相应地，He=1.75870×10—26·s—1，当时地球轨道速度v≈6288.5m/s。如果太阳质量不变，zd=3.7763×10—22。

∵v2=μeG·Mtg4α/R=G·Mcos4α/R，zd=HeR/c·cos4α=3.7763×10—22， ∴R=3.7763×10—22c·cos4α/He=6.4371766×109km。 当时的日地距离约为现在距离R=1.496×108km的43倍。 假设当时地球质量与现在相等，Ed=Ew=GMm/R≈1.1755×1032J，

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仅约为目前耗散能量的0.02324，结构能量单位负荷约为0.205eV/质子。如果结构能量，8.823eV/质子，对于地球物质结构是必须的，当时的物质结构力必定很弱；如果当时地球质量小于当前质量，36亿年间地球质量增大约1850.26倍，增量部分将主要来自于耗散能量“冷却”对于地球质量的贡献。两种设定合成为地球物质发育的基本过程：地球轨道耗散能量“冷却”→轻元素→重元素→分子结构→地质结构及其他。依此前推，地球诞生时，物质能量状态应当相同或类似于“大爆炸”理论描述宇宙之初的情形，其后的演变可以按照BBN（大爆炸核合成）模式进行。

上述分析表明：天体轨道运动产生的耗散能量对于天体本身的物质结构状态及其演变具有决定性影响。换言之，天体轨道运动产生的耗散能量对于天体本身的物质结构演化具有“自建”作用。

据此我们可以追溯引力相互作用的本质。

方程（26）F=μpc2·zdm·tg4α/kR2=Ed/R明确显示引力对于轨道天体耗散能量的依赖，这将彻底改变我们对于引力的认识。引力不是自然属性的、存在于物质质量间的物理相互作用，而是物质质量与物理真空之间相对运动产生的、运动属性的物理相互作用。伴随天体最初运动产生的耗散能量，它与其他天体之间产生相互作用，这种相互作用形式满足牛顿力学方程F=GMm/R2，被称为引力。

运动产生引力以及引力作用下的物质构造和宇宙构造。 姑且不论地球地质材料的黑体性质如何，就T≈1.357×1017K而言，一切已知的物质基本结构和引力之外的其他三种基本相互作用都

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可以按照“大爆炸”理论创生，这就是为什么BBN模式可以得到普遍的实证支持的原因（2、3）。

事实上，以太阳系微波背景辐射臵换宇宙微波背景辐射，以太阳系轨道速度产生的空间膨胀效应臵换哈勃宇宙膨胀，臵换后BBN依然成立，表明：宇宙标准模型的所有过程可以在局域物理条件下重演。

引力能量守恒体系理论在宇宙规模上否定宇宙标准模型理论的同时又在局域物理过程中全面地接受它，在理论上实现了对宇宙标准模型理论的重正。对于包括暗物质、暗能量、γ射线爆、引力波及引力本质等一系列宇宙标准模型理论不能解释的问题，引力能量守恒体系理论做出了完整、一致甚至是准确的解释与澄清，在事实上修复了宇宙标准模型理论主导下产生的、存在于现代宇宙学中的严重缺陷。

值得指出的是，如果直接采用He=4πσμp1/2·tgα/(2πμp1/2·tg2α-1)，以及μp=μe=4.09836×1016，α=0.004027°，则：He=1.638×10—17·s—1。相应地，zd=HeGM/cv2=7.6447×10—16，λm≈4.380×10—14m，T≈7.27×1010K，按照BBN程序，这个温度只能实现中子与质子的相互转变（3）。 （八）关于暗物质的证明

对于方程（27），zd=GkM/μpc2·tg4α=HeGM/cv2，导入牛顿引力动力学方程R=GM/v2，则有：zd=HeGM/cv2=HeR/c。

引力距离等于观测距离。大尺度观测E&D红移效应时方程（20）的适宜表达形式为：zd=zekD， D为观测距离。

对于地球上的观测者而言，无论是对大尺度哈勃红移的观测还是对银河系本星系的观测，E&D红移效应的性质是相同的，都是银河

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系引力场在太阳轨道运动状态下产生的爱因斯坦红移效应，通过E&D红移得到表达。因此有：zd =HeR/c=zekD，D=HeR/ck·ze。

∵ze=GM/c2μe·Rtg4α，k=H0μec·tg4α/v2，

∴k·ze=GH0M/c·Rv2，D=HeR/ck·ze=He·R2v2/GH0M。 ∵R=GM/v2，∴D=He·R2v2/GH0M=He·R/H0。 显然，当D =R时，He=H0。

将D =He·R/H0导入R=GM/v2，则：M=DH0·v2/GHe。…（32） 当以牛顿引力动力学方式处理E&D红移观测效应时可以发现，在观测者所在天体轨道速度v确定的条件下，观测者所在的本星系相关质量M随观测距离的增大而增大。因为观测者认为本星系相关质量是已知的，根据引力作用的相对性，这种质量与距离的正比关系被转换成为目标天体质量与观测距离的正比关系。

转换后，根据E&D红移观测效应得到的结论是：目标天体质量与观测距离成正比。

通过其他观测形式这种效应已经得到确认，即所谓暗物质现象。有猜想认为暗物质是在大尺度上产生引力相互作用的物质实体，比如中微子质量。涉及暗物质的观测现象包括远离星系中心的天体具有大于牛顿动力学给定的轨道速度，引力透镜效应、星系或星系群中存在的强x射线辐射等（2）。

对于地球表面观测者，（32）式中太阳轨道速度v=220km/s，哈勃常数H0=1.86×10—18·s—1，地球红移效应常数He=8.09130×10—26·s—1，得到：M=DH0·v2/GHe=1.0×1021D·kg·km—1。

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令：D =Rmax=1.612×1023km，M≈1.612×1044kg。

这里，M本为太阳轨道以内银河系质量，M≈1.9×1041kg。效应转换后，作为目标天体质量，该质量被放大约848.42倍，其中847.42M被作为暗物质。在距离D=Rmax处，明、暗物质分别约占物质总量的0.118%和99.88%；而在距离D=0.1Rmax处，比值约为1.2%和98.8%。

如果存在红移与蓝移的叠加效应，D`=2D，M≈3.224×1044kg，银河系质量被进一步放大。

需要指出的是，HST作为地球的附属天体也会观测到同样的轨道速度“暗物质”效应。这里不能采用HST环绕地球的本体轨道速度，因为它的He=-4.0×10—17·s—1，引入方程（32）后得到负值质量。

事实上，如果从方程（32）中剔除时间效应和轨道速度效应，则有：H0=He，D=R，M=DH0·v2/GHe=R·v2/G，GM/Rv2=1。

即：牛顿动力学形式在爱因斯坦&多普勒红移效应中保持不变。 显然，无论采用何种观测方法，得到的结果必须与方程（32）的结果一致，因此上面的结论对于所有出现在观测中的暗物质现象具有普遍的证明力，无论引力透镜效应还是其他。

根据广义相对论原理，引力质量增量等效于引力空间曲率的增量。因此，太阳系引力空间曲率将按照方程（32）随观测距离增大，反比于引力距离的平方，产生引力透镜效应。

上面的结论对于E&D蓝移效应也成立，表明其对E&D效应具有普适意义。

定律：牛顿引力动力学函数关系GM/Rv2=1在爱因斯坦&多普勒

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效应中保持不变。

将M=DH0·v2/GHe导入方程（30），得到： t=zdbμeH0c2·vs2tg5α/4σGHek·v2M·qsec2α。……（33）

实际处理中应当分别考虑观测距离与天体质量对E&D蓝移效应时间的贡献。即：

td=zdbμec2·tg5α/4σk·v2D·qsec2α，

tm=zdbμeH0c2·vs2tg5α/4σGHek·v2M·qsec2α。

t=td+tm=(zdbμec2·tg5α/4σk·v2qsec2α)(1/D+H0vs2/HeGM)。 ∵v2/GM=1/R，∴t=(zdbμec2·tg5α/4σk·v2qsec2α)(1/D+H0/He·R)。 地球公转He=8.09130×10—26·s—1，太阳距离银心R=2.6×1017km，哈勃常数H0=1.86×10—18·s—1，H0/He·R=8.8414×10—11·km—1。

∵D≥R`max=3.224×1023km，∴(1/D+H0/He·R)≈H0/He·R。 t≈tm=zdbμeH0c2·tg5α/4σHek·v2R·qsec2α≈(1.73159×1026zdb/q)·s。 衰减系数在单位距离上的分布应为常数p =(q/D)·km，q=pD。 t≈(1.73159×1026zdb/q)·s≈(1.73159×1026zdb/pD)·s·km。 当D =3.224×1023km时，t≈(537.1zdb/p)·s。

方程（33）显示，蓝移事件效应时间与引力质量M成反比关系。所以若M充分大，t往往充分小以至于得不到有效记录，产生观测意义上的黑洞效应，比如银河系中心黑洞。这种黑洞与广义相对论黑洞有本质区别。

作为银河系暗物质存在的证据，远离银心的银晕中天体轨道速度常常大于由GM/Rv2=1给出的速度。根据α =σt和v=±c·(1-cos4α)1/2，

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天体轨道速度与时间正相关，v∝t。银晕中主要分布最年老的极端星族Ⅱ，它们本应具有较大的轨道速度，满足：v2=μeG·Mtg4σt/R2。当μe、M为常量时，v∝t。这些天体的年龄t=arctg?(vR)2/μeG·M?1/4/σ。

根据方程（28），FR=Ed=μpc2·λmm·tg4α/0.01745kλ0R，λm=zd·λ0。其中，当λ0=1m时，Ed=μpc2·λmm·tg4α/0.01745kR，λm为天体轨道速度耗散能量的辐射波长。

∵D=He·R/H0，

∴λm=0.01745H0k·λ0EdD/Heμpc2·mtg4α。……（34）

对于地表观测者，μp=μe，太阳质量m=1.9×1030kg，太阳轨道效应常数k=3.42330×10—17·m—1，α=0.029731，可以得到：

λm=(1.92420×10—74·EdD)·J—1。

如果目标天体是一个星系，Ed=FR=GMm/R反映被观察星系中引力核心质量对轨道天体做的功。

如果落入x—射线电磁频谱范围，λm=10—9～10—11m，则有： EdD=(5.197×1073·λm)=(5.197×1062～5.197×1063)·J·m。 地表观测E&D红移效应D < Rmax=1.61290×1027m，所以有： λm <(3.10354×10—47·Ed)·J—1·m。

当D=Rmax=1.61290×1027m时，Ed=(3.2×1035～3.2×1036) ·J。 这个值接近太阳轨道耗散能量Ed≈5.058×1033J。

所以，只要距离我们1.61290×1027m的目标星系类似于银河系，它所产生的耗散能量辐射在地表观测中将落在x—射线电磁频谱范围内。该效应仍然是天体轨道的速度效应，与暗物质无关。

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上述分析充分证明：不存在物质意义上的暗物质。 实际上我们从未得到关于暗物质的任何实证。

将λm=(1.92420×10—74·EdD)中的Ed=FR展开，FR=GMma/R，可以得到：λm=(1.92420×10—74·GMma·D/R)。地表观测到的目标星系耗散能量辐射波长λm与目标星系质量M和所属天体质量ma的乘积成正比。在D=Rmax距离处，一个较小质量星系辐射的耗散能量波长甚至可能进入γ—射线电磁频谱范围。相反，来自一个质量显著大于银河系质量的目标星系的辐射光谱却可能处在低频波段。因为λm反比于M至ma的距离R，来自星系外围的观测光谱频率可能大于星系中心频率。 （九）关于天体轨道速度相对论效应的稳定性分析

根据α=σt以及v=±c·(1-cos2α)1/2，天体公转速度v将随时间增大。 ∵α=σt，dα/dt=σ，v=±c·(1-cos4α)1/2，

∴a =dv/dt =±2σc·sinαcos3α/(1-cos4α)1/2，a—加速度。……（35） 令：α=0.029731°，则a =1.7368×10—13m/s2。

目前太阳轨道加速度a=1.7368×10—13m·s—1。由于这个加速度引起的速度变化可以被忽略，太阳的轨道运动速度在相当长的时间内基本保持不变，由其给出的空间膨胀速度与观测吻合。

同理得到地球目前的公转轨道加速度a=1.450×10—13·m·s—2，这样小的加速度使基于地球公转轨道速度建立的时间效应常数μe在未来相当长的时间内基本保持不变。

（十）关于宇宙年龄和观测宇宙年龄的分析

最大红移效应理论距离Rmax≈1.612×1023km≈1.7×1010·l.y，宇宙

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的理论观测年龄为1.7×1010 l.y，与目前宇宙最大观测尺度170亿光年完全一致。来自更远天体的信息由于传播速度不能超越光速而进入相对论“黑空”。虽然“γ射线爆”可以传递来自更为遥远的物质宇宙信息，但又受限于观测技术、材料和时间精度而不能得到普遍的有效记载，这使我们无从估计真实宇宙的尺度和年龄，只能在已有的技术水平上对宇宙的观测年龄做出评价。

为了避免地球大气对观测的影响，现在已经更多地依赖轨道卫星采集天文观测数据，这样做的结果又常常不可避免地将E&D蓝移效应带入观测，E&D蓝移与E&D红移效应叠加的结果使观测E&D红移效应速率增大1倍，宇宙观测尺度和宇宙观测年龄增大1倍。有理由相信其他观测方法所得结果也会受到一致性影响。

根据常数σ=4.840×10—22·s—1和太阳轨道偏转角α=0.029731°推算，太阳年龄t≈340亿年，恰2倍于由太阳轨道速度决定的、E&D红移效应最大观测宇宙年龄t≈170亿年。即使改变太阳轨道速度，这个规律不变，意味着地球表面观测者通过E&D红移效应考察宇宙只能得到关于自身历史的一半信息，另一半隐匿在“黑空”中，这种情形与E&D蓝移效应无关。但是一旦引入E&D蓝移效应，E&D红移效应率增大一倍，最大观测宇宙年龄t≈2×170≈340亿年。

当然，通过γ射线爆可以得到更大尺度、更久远时间的宇宙信息存在的证据，但因为受到严格的时间限制，这样的证据缺乏细节。

无论太阳还是地球，它们的轨道运动都不是匀速运动，都存在加速度，从时间效应和速度效应两个方面影响观测结果。假如这两方面

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