用黑体辐射公式计算宇宙学的相关参数
作者：卫永刚
(资料图)
日期：2023-03-28
一、前言
在《宇宙的第五种力-万有斥力》论文中推导出了很多公式，其中关于宇宙半径的计算公式就有三个:
1、星系退行半径
在不考虑宇宙总空间膨胀的前提下，宇宙独立星系的退行半径计算公式：
Ryt=CT 。。。211/010/013(Ryt=R)
这个公式计算的结果，在理论上确实存在，因为很多计算公式都是以这个公式为基础推导出来的。但是，这个公式的计算结果与天文学家观测的宇宙半径结果完全不符，这是因为这个公式只考虑了星系的退行速度，并没有考虑独立星系以光速退行时，会形成的质量增益所导致的宇宙总空间的史瓦西半径膨胀，以下两个宇宙的半径计算公式，考虑了这个问题。
2、含有星系的宇宙膨胀半径
独立星系以光速C退行时，形成的质量增益引起的宇宙含有星系空间膨胀的史瓦西半径计算公式：
Ryx=2*2^(3/2)CT 。。。212/028/039(Ryx=Rs)
3、宇宙总空间半径
独立星系中心黑洞以光速C退行，并且以光速C自旋时，形成的质量增益引起的宇宙总空间膨胀的史瓦西半径计算公式：
Ryk=12.8CT 。。。213/034(Ryk=Rsy)
4、用通式表示
以上三个公式211、212、213可以用下列通式表示
Ryk=NbCTyz 。。。214
式中：
1)Nb为膨胀倍数可分别取值为：
1，2*2^(3/2)，12.8
2)C为光速；
3)Tyz为宇宙的年龄。
二、质能关系式
大家耳熟能详的质能公式E=MC^2，是通过复杂的数学推导得到的公式，没有实际的物理意义。在侠义相对论中，不允许有静止质量的物质运动速度达到或超过光速C。所以质能转换公式的计算结果，只是一个近似值。
本文认为物质运动速度可以达到光速C，如独星系的退行速度就是以光束C退行的，宇宙总空间的膨胀速度是以超光速C膨胀的。这不是猜想，而是哈勃和其他科学家观察的结果。本文计算结果：宇宙总空间的膨胀速度为12.8C。但是，独立星系的以光速退行时会形成质量增益，增益的部分称为暗物质。宇宙总空间的膨胀形成的12.8C速度不会产生质量增益，这就是客观存在的宇宙。
独立星系以速度Vyd退行，并以速度Vzd自旋时形成的总能量为：
E=Epd+Ezd。。。221
式中：
Epd为物体平动时形成的平动能：
Epd=(1/2)MVyd^2。。。222
Ezd为物体自传时形成的转动能：
Ezd=(2/5)MVzd^2。。。223
所以当VydC， VzdC时，MMz
代入公式221得：
E=(1/2)MzC^2+(2/5)MzC^2。。。224
整理公式224得：
E=(9/10)MzC^2。。。225
或写成
E=0.9 MzC^2。。。226
式中：
Mz为运动物体的总质量
Mz=6.4M 。。。227/021
式中：
M为物体的静止质量
将公式227式代入公式225式整理得：
E=0.9*6.4MC^2。。。228
这个公式的物理意义：E为在温度不变的情况下，静止物体M以光速C运动或退行时，形成的总能量。
在以后的计算公式中，凡是遇到质能转换公式的地方，都可以用这个公式来替代，这样可以消除很多计算误差。
三、宇宙的辐射系数
宇宙是个黑体，但是，它不是个绝对黑体，而是个半黑体，也叫灰体，的取值范围01。根据宇宙的物质组成和空间结构，可以计算出宇宙的辐射系数。宇宙灰体形成的物理机制是：宇宙总物质减去宇宙可观测物质的质量差占宇宙总物质的百分比开平方，再乘以宇宙总空间半径减去宇宙含有星系空间半径的差与宇宙总空间半径的百分比，就是宇宙的黑体辐射系数，它是个无量纲常数，也是一个新发现的一个常数。
1、宇宙半径图示:
图一
2、用数学方程式表示如下：
=(((Mz-M)/Mz)^(1/2))*((Ryz-Ryx)/Ryz)。。。231
式中：
1)Ryz为宇宙总空间的半径，
Ryz=12.8CTyz。。。232/034
2)Ryx为宇宙含有星系的空间半径：
Ryx=2*2^(3/2)CTyz。。。233/028
3)Mz为宇宙的总质量，计算公式：
Mz=6.4M 。。。234/227/021
4)M为宇宙的可观测物质。
把232，233，234代入231整理得：
=((6.4-1)/6.4)^(1/2)*((12.8-2*2^(3/2))/12.8)
=0.512609245519736。。。235
这就是新发现的宇宙黑体辐射常数的精确值。
四、宇宙黑体
用黑体辐射公式计算宇宙的平均温度，目前宇宙的平均温度是用卫星测量出来的，或者用宇宙微波背景辐射推算出来的。本文用黑体辐射公式和《宇宙的第五种力-万有斥力》一文中给出的一些主要公式来计算宇宙的平均温度，根据计算结果可以进一步间接证明《宇宙的第五种力-万有斥力》的存在。
1、已知黑体辐射公式
j*=Tw^4。。。2411
式中：
1)j*是一个黑体表面单位面积在单位时间内辐射出的总能量(称为物体的辐射度或能量通量密度)其中辐射度j*具有功率密度的量纲写成表达式：J/(SM^2)或者W/M^2；
2)比例系数，量纲为 W/(m^2K^4)；
3)黑体辐射系数，取值范围：01当=0时是透射体，当=1时是绝对黑体，＜＜1是灰体；
4)Tw是物体的平均温度K，在这里代表宇宙的平均温度。
2、宇宙j*计算公式
1)计算公式的推导
根据j*的定义
j*=W/S 。。。24211
式中：
W功率计算公式
W=KmE/T 。。。24212
式中
Km为已经转换成能量的百分数，取值范围：
0%Km1/6.4=15.62500000%
E为能量，代表宇宙总物质全部转换而成的能量
E=0.9MzC^2。。。24213/226
式中：
Mz总物质
Mz=6.4M 。。。24214/021
式中：
M为物质的静止质量，可写成：
M=C^3T/G 。。。24215/50
式中：
C为光速
G为万有引力常数 Nm^2/kg^2
T宇宙的年龄，可写成
T=Tyz。。。24216
S为宇宙总空间的表面积，计算公式：
S=4R^2。。。24217
式中：
R是宇宙总空间的半径，为了区分可写成Ryz其计算公式为：
Ryz=NbCTyz 。。。24218/232/034
式中：
Nb是宇宙的膨胀系数；
C为光速；
Tyz为宇宙的年龄。
将以上已知公式逐级代入公式2422后整理得：
W =0.9*6.4KmC^5/G 。。。24219
将22429代入2421公式后得黑体辐射的能量密度
j*=W/S 。。。242110/2421
=KmE/TyzS 。。。242111
=0.9*6.4KmMC^2/(TyzS)。。。242112
=0.9*6.4Km(C^3Tyz/G )C^2/(4Tyz Ryz^2)
=0.9*6.4KmC^5/(4GRyz^2)。。。242113
将242113代入2411式得：
0.9*6.4KmC^5/(4GRyz^2)=Tw^4。。。242114
Ryz^2=0.9*6.4KmC^5/(4GTw^4)。。。242115
Ryz=((0.9KmC^5/(4GTw^4))^1/2)。。。242116
这个公式中的负值，有可能代表反物质世界的半径。这里取正值
已知：
Ryz=NbCTyz。。。24211/2428
代入上式后整理得：
Tyz^2=0.9*6.4KmC^3/(4GNb^2 Tw^4)。。。242118
两面开平方的
Tyz=(0.9*6.4KmC^3/(4GNb^2Tw^4))^(1/2)
242119
这里的负时间，是否可以用于反物质形成宇宙中心时的时间，不在此讨论，在本文计算中Tyz取正值。
五、公式应用
用现在的宇宙年龄、形成氦时的能量比例系数，计算宇宙的平均温度
1、改写公式
将242119式改写成：
Tw=(0.9*6.4KmC^3/(4G( NbTyz)^2))^(1/4)
2511
负的绝对温度在反物质世界里是否有物理学上的意义，不在这里讨论。本文取正值:
Tw=(0.9*6.4KmC^3/(4G( NbTyz)^2))^(1/4)
2512
写成图片格式：
2、参数说明
公式2512式中：
1)Km为现在的宇宙形成氦时所需要的能量比例系数，经过计算的Km=0.02716684%，这是占总物质的百分数，原始数据引用的是目前宇宙中氦含量23%，其他重子元素的含量以铁剂为1%。由于篇幅的原因，计算过程过于复杂，不是本文的重点内容，不在此赘述。以前发表的论文用《斯特藩-玻尔兹曼定律计算太阳的平均温度》有过类似的计算。
2)C为光速，取值：C=2.99792458E+08 m/s
3)为圆周率=pi()
4)为黑体辐射常数=0.5126092455197360
5)为黑体比例常数=5.66869304E-08 W/(m^2K^4)
6)G为万有引力常数G=6.67259000E-11 Nm^2/kg^2
7)Nb为宇宙现的膨胀倍数Nb=12.5
8)Tyz为宇宙现在的年龄
Tyz=137.95000000亿年(平均值)
=4.35039120E+17 s
3、计算结果
1)本文计算结果：
Twj=2.73377751K
2)科学家计算或测量结果：
Twc=2.72548000K
4、误差计算
1)绝对误差
T=2.73197705 K-2.72548000K 。。。253
=0.00929958K
2)相对误差
=(2.73197705K-2.72548000K)/2.73197705K
=0.23781496%%。。。254
4、误差分析
1)可能和氦在整个宇宙总物质中的含量数据不够精确有关，目前只知道氦在宇宙可观测质量中的含量为23%，没有查到更精确的数值。
2)可能和宇宙的年龄取值精度有关，取宇宙年龄上限计算精度会更小些，本文取的是宇宙年龄的平均值。
六、总结：
1、神奇的常数
本文中经常出现一个数字：6.4它是一个神奇的常数。在以前的论文《8是宇宙中一个最神奇的数字》中介绍过一个神奇的数字8，它是上限，6.4是下线。这两个数字的物理意义是：当退行天体的几何形状为柱体时，这个数字为8，当退行天体的几何形状为球体时，这个数字为6.4。因为宇宙中绝大数天体的几何形状都是球体，所以本文就直接取值为6.4了。当天体的几何形状为不规则时，取值为6.4～8之间的数字。只可惜宇宙只有一个，天体都是球状的，所以其它数字用的很少。说它神奇还有一个重要的原因，它即包含了宇宙的可观测物质的质量，又包含了不可观测物质(或所谓的暗物质)的质量，并且乘以2就是宇宙总空间的膨胀倍数12.8，这个2就是来此于史瓦西半径公式中那个2。在以后的续篇中，还要经常用到这个神奇的数字6.4。
2、宇宙的平均温度
随着宇宙的膨胀，宇宙的平均温度还在不断降低，目前已经由一开始的普朗克温度，降低到2.725480K，本文的计算结果2.73197705 k与科学家的计算和测量结果基本一致。在计算过程中，宇宙的年龄取值是平均值，如果取宇宙年龄的上限值，误差还会小一点。还有一个原因就是宇宙中氦的含量不够精确。在计算过程中，用到了《宇宙的第五种力-万有斥力》中推导的一些主要公式，从计算结果来看，这些公式都是正确的。
3、宇宙膨胀速度
宇宙从诞生那一刻起，宇宙的空间半径Ryk，就以12.8C的速度在膨胀，即：
Vyk=12.8C
这说明宇宙的极限速度不是目前所测得光速C，而是12.8倍的光速C ，这个结论颠覆了目前科学界的普遍认知。
目前所测得光速C，只是在所测定的条件下得到最快速度，它并不是宇宙中的最快速度。宇宙中最快的速度是12.8C，所以说，哈勃发现宇宙膨胀，并给出哈勃定律，具有划时代意义。《宇宙的第五种力-万有斥力》就建立在哈勃定律、牛顿定理和一些经典定律之上，在此再次感谢这些老科学家的贡献，向他们致敬。
4、属性场理论的局限性
在网上流传着一些所谓的新一代科学家，说宇宙是静止的、固有的，宇宙是不会膨胀的。本文认为这个观点是完全错误的。你可以否认大爆炸理论，但是你不能否定哈勃的宇宙膨胀理论。
属性场理论有它正确的一面，但是也有它的局限性，属性场理论没有办法定义在属性场中有反向加速的存在。属性场理论也不承认宇宙中有万有斥力的存在。宇宙中如果既没有万有斥力的存在，又没有属性场中反向加速度的存在，那么宇宙就不会静止，也不会能膨胀，宇宙只能在属性场的加速度作用下，塌缩成一个点。这与事实不符。
5、宇宙的辐射常数
本文中还出现了一个新的常数，它就是宇宙黑体辐射常数，这是最新发现的一个宇宙常数。
本文给出了宇宙的辐射常数的计算公式和计算结果的精确值。
这个公式是根据宇宙物质构成和宇宙总空间构成用黑体的定义推导出来的宇宙辐射常数计算公式。
在以后的续篇中，还会给出一个全新的推导方法，以证明这个公式的正确性。
宇宙的辐射常数也叫灰体常数，它的发现，对于认识宇宙，具有一定的意义。
6、修改质能转换公式
对于本文来说，修改E=MC^2公式，确实有点疯狂。但是，很有必要。因为不修改，用它计算的结果，将有10%以上的误差。修改后的质能转换公式E=0.9MzC^2，有了明确的物理学意义，具有普适性。修改后的质能转换公式，在推导过程中简单明了，谁都能看懂，而切代入黑体辐射公式后，计算精度提高了10倍以上。
7、用普朗克基本量计算宇宙
用普朗克基本量和《宇宙的第五种力-万有斥力》一文中的公式关联起来计算宇宙许多参数，把微观世界和宏观世界建立起一座桥梁很有必要。但是由于篇幅太长，计算复杂，需要大量的时间，敬请期待。
参考文献：
1、《斯特藩-玻尔兹曼定律》
2、《氦的数据来原》
4、《8是宇宙中一个最神奇的数字》
5、《斯特藩-玻尔兹曼定律计算太阳的平均温度》
6、《万有引力常数G的精确测量》
7、《宇宙的第五种力-万有斥力》
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