困扰人类100年的“暗物质”只是个幻觉?(3)

2016-05-03 11:05 环球网

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来源标题:困扰人类100年的“暗物质”只是个幻觉?

但宇宙很大,也是一个整体。假如我们想要像广义相对论取代牛顿定律那样,提出一个新的理论,就必须遵守三条基本规则:

1.它必须能够继承原有理论的所有成就;

2.它必须能够对新现象或新事件进行解释;

3.它必须能够作出新的预测,且这样的预测能够通过实验或观测加以验证、确认或排除。这是新理论独特性的关键。

而原有理论的成就体现在很多方面。

使光线发生弯曲,能够产生强弱两种引力透镜现象;引力中存在着“夏皮罗”时间延迟效应;引力会使时间发生膨胀并导致红移;宇宙大爆炸理论框架和膨胀宇宙概念与引力有关;在宇宙的最大尺度上,对星系团内的星系和星系团本身运动的解释涉及到引力……

在所有这一切面前,“牛顿引力动力学修正”都遭到了惊人的失败,要么提供不了预测,要么预测结果与数据严重相悖。也许只有不把它当成一种完整的理论,而只是一种对现象的解释,“牛顿引力动力学修正”才有存在下去的理由。有许多人致力于开拓“牛顿引力动力学修正”,以使它能够解释人们在现实宇宙中的观测结果,但到目前为止无一成功。包括Bekenstein的“张量-矢量-标量引力(TeVeS)”、John Moffatt的“引力修正(MoG)”等。

假如我们保留爱因斯坦的引力定律,而只是加入一个新的要素,加入这种不会发生碰撞的“冷”暗物质,一切都可以得到解释,包括某些惊人而新奇的差异。

我们可以解释宇宙大尺度结构中的集群方式,包括巨大的“曲线”形态,以及曲线中的“涟漪”。只要我们假设宇宙中存在五倍于普通物质的暗物质即可。

最值得关注的,是我们可以由此获得一个新的预测:两个星系团发生碰撞时,星系团内气体的温度会升高,速度会慢下来,并释放出X射线(粉红色),而我们通过引力透镜测得的质量(蓝色)会因为暗物质的存在而与产生X射线的区域发生分离。这个预测已经在过去十年的观测结果中得到了证实,成为一种能够证明暗物质存在的、最令人惊叹的间接证据。

“牛顿引力动力学修正”在某些方面的确胜过暗物质假说,它能够比暗物质更加成功地解释星系自转曲线,到今天为止依然如此。但它仍然不能成为一个物理学理论,它也无法与我们的全部观测结果保持一致。暗物质理论之所以如此著名,是因为它能够通过最少的修改,对整个宇宙中所有相关现象作出一致性解释。“牛顿引力动力学修正”可能是一个线索,也许能够启发出一个更为完整的引力理论,的确也有不少人希望有一天能够由暗物质派生出“牛顿引力动力学修正”现象学,真是非常有野心的计划!

但在当前,“牛顿引力动力学修正”是失败的。它有它的追随者,也有值得去研究的地方,但它还没有资格替代暗物质理论。除非它有一天能够重现《广义相对论》的所有成就,解释所有已知现象和新现象,并作出可供检验的新预测。

责任编辑:龙娱平(QL0004)