Corbelli, E. Salucci, P. 2000 MNRAS, 311, 441
一位理论物理学家提出了一个新的假设,可以最终解释这个谜团。暗物质- 预计将在周围组成的难以捉摸的物质27%可观测的宇宙。
根据这篇新论文,我们所要做的就是解释宇宙中的重力是从方程中去掉的。
“我们当前关于空间、时间和引力的想法迫切需要重新思考。我们早就知道爱因斯坦的引力理论不能与量子力学一起工作”,新论文的作者、阿姆斯特丹大学的埃里克·维林德(Erik Verlinde)说,告诉荷兰新闻网站 NOS。
“我们的发现正在发生巨大变化,我认为我们正处于科学革命的前夜。”
暗物质问题源于这样一个事实:我们的宇宙(尤其是我们的星系)中的引力比我们看到的所有物质和气体所能产生的引力还要大。
传统上,物理学家通过假设一定存在我们无法识别的其他东西来解释这种不一致。不能看,有一些暗物质——因此得名暗物质。
物理学家预测,暗物质约占可观测宇宙中所有质量和能量的 27%——事实上,如果星系没有暗物质,仅靠引力还不足以把他们抱在一起——但目前还没有人能够弄清楚它是什么。
已经有好几个主要候选人暗物质粒子,但其中许多已通过进一步测试被排除。迄今为止规模最大、成本最高的暗物质搜索之一最近什么也没发现。
因此韦尔林德决定换个角度来看待这个问题。如果我们只是提出暗物质来弥补引力的不一致性,那么也许问题根本就不是暗物质——也许问题在于我们并不真正理解引力是如何运作的。
暗物质也不是唯一的引力不一致现象。这物理学 - 我们解释宇宙如何运作的最佳公式 -没有解释重力的影响。
还有重力和其他众所周知,理论与我们的观点不一致对量子力学的理解,这促使研究人员寻找一种新的“万有理论”来连接两者。
但韦尔林德采取了不同的方法,将重力完全排除在外。他的建议是,引力根本不是自然的基本力,而是一种突现现象——就像温度是微观粒子运动产生的突现现象一样。
换句话说,引力是宇宙中发生的事情的副作用,而不是原因。
Verlinde首先提出了这一全新的全新引力假说早在2010年。但现在他表明,当你将这个新的引力定义纳入宇宙时,我们不再需要找到一种新的粒子来解释暗物质——没有它,星系的行为就有意义了。
“我们有证据表明,这种新的引力观点实际上与观察结果相符,”他说。“在大尺度上,引力的表现似乎并不像爱因斯坦理论预测的那样。”
为了得出这个结论,他回到绘图板,想弄清楚引力在微观层面上到底是如何形成的。他的计算表明,引力是一种新兴现象,产生于宇宙的熵。
熵是以下性质它描述了一个系统中有多少能量被浪费——或者更简单地说,一个系统有多么混乱。
你也可以将其描述为描述一个系统需要多少信息——一般来说,事物越混乱,描述它所需的信息就越多,它的熵就越大。
Verlinde 的模型采用熵并应用了称为全息原理。基本思想是,时空结构中存储着基本的信息位 - 韦尔林德将这些信息描述为空间的“原子” - 并且这些信息位可以移动以向高熵方向移动。
根据韦尔林德的计算,这种转变产生了一种类似于重力的熵力。
他在下面的视频中更详细地解释了这个想法:
现在的挑战是检验这个新假设。反驳它的最简单方法是找到一种解释暗物质的粒子。但物理学家也可以通过将韦尔林德的引力模型应用到我们对宇宙的观察中来证实或证伪这个新假设。
Verlinde 现在已将他的论文放在预印本服务器上arXiv.org这样物理学界就可以挑选它并开始测试它。但值得注意的是,它尚未在同行评审的期刊上发表,因此我们需要对此持保留态度。
尽管如此,这是一个有趣的想法。即使这被证明是思考引力的错误方式——就像之前的许多假设一样——跳出框框寻找解决问题的新方法总是一个好主意。
因为如果我们想要得到期待已久的万物理论,我们对宇宙如何运作的理解的某些部分看起来越来越有可能必须改变。
“像我这样的许多理论物理学家正在对该理论进行修订,并且已经取得了一些重大进展,”韦尔林德说。 “我们可能正站在一场新的科学革命的边缘,这场革命将从根本上改变我们对空间、时间和重力本质的看法。”
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