[论文解读] Dynamical 3-Space: Alternative Explanation of the `Dark Matter Ring'

Reginald T. Cahill|ArXiv.org|May 20, 2007

Relativity and Gravitational Theory参考文献 7被引用 5

一句话总结

本文提出，星系团 CL 0024+17 中观测到的“暗物质环”并非不可见物质的证据，而是动力学三维空间理论的产物，该理论通过精细结构常数 α 控制的三维空间速度场中的非线性自相互作用项来解释引力透镜效应。环状结构源于两个碰撞星系的三维空间流入模式之间的干涉，无需引入暗物质或暗能量即可重现透镜效应。

ABSTRACT

NASA has claimed the discovery of a `Ring of Dark Matter' in the galaxy cluster CL 0024+17, see Jee M.J. et al. arXiv:0705.2171, based upon gravitational lensing data. Here we show that the lensing can be given an alternative explanation that does not involve `dark matter'. This explanation comes from the new dynamics of 3-space. This dynamics involves two constant G and alpha - the fine structure constant. This dynamics has explained the bore hole anomaly, spiral galaxy flat rotation speeds, the masses of black holes in spherical galaxies, gravitational light bending and lensing, all without invoking `dark matter', and also the supernova redshift data without the need for `dark energy'.

研究动机与目标

• 挑战将星系团 CL 0024+17 中的“暗物质环”解释为暗物质证据的观点。
• 证明该系统的引力透镜效应可完全由动力学三维空间理论解释，无需引入暗物质或暗能量。
• 表明环状结构是两个星系的三维空间流入场之间非线性干涉的结果，而非碰撞残余。
• 确立由三维空间动力学推导出的有效“暗物质”密度与观测到的透镜数据一致。

提出的方法

• 本文使用一个非线性、协变的标量方程（1），描述无涡度三维空间速度场的动力学，其耦合常数为 G（牛顿常数）和 α（精细结构常数）。
• 通过解（9）对单个星系周围的三维空间流入进行建模，该解预测了与 α 相关的非牛顿加速度分布。
• 对于两个邻近星系，速度场近似为单个流入的叠加（18），从而引入非线性干涉效应。
• 通过方程（7）计算有效“暗物质”密度 ρDM，该方程源自动力学方程中的 α 相关项，并与观测到的透镜数据进行比较。
• 计算并可视化了干涉项 ΔρDM（19），显示在连接两星系的连线垂直平面上形成环状结构。
• 通过将预测的 ΔρDM 分布与 Jee 等人（2007）去卷积后的透镜数据中观测到的“暗物质环”进行比较，验证了该理论。

实验结果

研究问题

• RQ1 CL 0024+17 中的环状引力透镜结构能否在不引入暗物质的情况下得到解释？
• RQ2 动力学三维空间理论是否能通过三维空间流入的干涉重现观测到的透镜模式？
• RQ3 由三维空间动力学推导出的有效“暗物质”密度是否与观测到的透镜数据一致？
• RQ4 精细结构常数 α 在星系团中产生非牛顿引力效应方面起什么作用？
• RQ5 三维空间的非线性自相互作用如何解释旋涡星系旋转曲线和超新星红移中不存在暗物质的现象？

主要发现

• CL 0024+17 的透镜数据中观测到的环状结构，可通过两个星系的三维空间流入场之间的干涉重现，无需假设碰撞或暗物质的存在。
• 由三维空间动力学推导出的有效“暗物质”密度 ρDM（方程 7）呈现出环状分布，与观测到的透镜推导出的“暗物质”环完全一致。
• 预测的 ΔρDM（19）在垂直于两星系连线的平面上表现出环状分布，如图 3–5 所示，与图 2 中观测到的结构极为相似。
• 由光线弯曲推导出的太阳表面的流入速度为 615 km/s，与理论预测 v = √(2GM(1 + α/2)/r) 一致。
• 该理论无需暗物质或暗能量即可解释旋涡星系的平坦旋转曲线、钻孔异常、黑洞质量以及超新星红移现象。
• 三维空间动力学中的 α 相关项表现为一种有效非物质密度，其行为类似于暗物质，但源于三维空间场的内在自相互作用。