新研究结果意外支持修正版引力学理论

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【大纪元2021年01月14日讯】(大纪元记者笛睿编译报导)暗物质理论得到很多观测数据和理论推导的支持,现在已经成为标准宇宙理论框架内重要的一部分。可是,至今科学家无法直接观测到它们的存在。因此,一些科学家仍然在寻找其它可能的理论来解释我们周围的宇宙。

修正版引力学(MoND)就是热门的替代理论之一。暗物质理论是建立在科学家认为我们对引力的认知是完全正确的基础上。牛顿力学和广义相对论都经过广泛验证,都认为物体的惯性质量和引力质量是成比例的,也叫“强等效原理”。在此基础上推导得出的现象是,所有的物质在同一个引力场内下落的速度是一样的。厄特沃什实验(Eötvös experiment)验证了这个结果,精确度达到10¹⁴分之一,是当代观测实验精确度的极限。

可是修正版引力学不这么认为。这个理论认为物体的惯性质量还受到“外部场效应”的干预。牛顿力学认为物体的惯性质量是物体自有的属性,不受周围物体的影响。修正引力学认为,物体的惯性质量还受到这个宇宙内其它物体引力的影响,所以它不是物体自有的属性,是一个受其它因素影响的属性。

基于这个不同点,科学家发现用修正引力学也可以解释星系的运动速率与预测值之间的差异。暗物质理论也是为了解释这个差异而引入的一个理论。

从可见的观测来看,科学家看到大部分星系内的恒星都是集中在星系的中心区域。按照经典力学推理,靠近星系中心的恒星绕着星系中心旋转的速度,应该比位于星系外围的恒星快一些。就像我们太阳系,靠近太阳的行星绕行太阳的速度比外围行星快。

可是,科学家又观测到,多数星系内的恒星不论距离星系中心多远,绕行的速度却是相似的。天文学家绘制了一张简单的图示展示这种差异。

暗物质理论这样解释这个差异:暗物质是构成星系的主要物质,可是它们位于星系的周围,而被称为“暗物质晕”,所以大部分物质其实并不是集中在星系的中心,并不像见到的情况,所以远近恒星的速率与预测值不符。

修改版引力学则这样解释:周围星系的物质对所观测星系外围恒星的惯性质量影响,比对该星系内围恒星惯性质量的影响更大,导致外围恒星的转速加快,因此比预测的快。

所以,如果修正引力学是正确的,那么星系内恒星转速的差异与周围星系的分布之间,应该存在某种关系或规律。

这正是近期这份发表在《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)上的研究找到的意外发现。

研究人员观测了175个星系内外围恒星转速与预测值的差异,把它们逐一与附近星系物质的分布进行对比。研究分析说,如果暗物质理论是正确的,附近星系物质的分布将不会影响转速差异;如果修正版引力学是正确的,附近星系物质分布产生的“外部场效应”将干预恒星的转速差异。

这份研究看到邻近星系的物质分布与恒星转速之间有着明显的关联度,显着度介于8~11。在研究领域,实验数据显着度达到5即可达到“证实”的程度。

研究团队表示,他们进行这项实验原来是为了否定修正引力学,没想到却看到了相反的结果。他们表示,这个结果并没有否定暗物质模型,只是从一个侧面支持了修正版引力学。

研究人员表示,其实修正引力学已经被主流天文学家冷落很久了,这项研究的结果很令人意外,看来他们还不能彻底丢弃修正版引力学。◇#

责任编辑:叶紫微

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