阿尔伯特爱因斯坦的广义相对论理论已有100多年的历史，迄今为止，它已经很好地预测了天体与时空场之间的相互作用。然而，有一些麻烦的地方，其中广义相对论与量子力学不一致。这些差距让研究人员困惑了数十年，并且发现了一些试图解释不一致的假设。
黑暗物质和黑暗能量是这个问题的主流替代答案，但它们到目前为止仅仅是一种替代。还有一些物理学家不会喜欢这些解释。Erik Verlinde，阿姆斯特丹大学的科学数学和信息学教授就是其中之一。他正在开发一种理论，重新审视引力机制，似乎触动了物理学界的神经。
Erik Verlinde，阿姆斯特丹理论物理学家
维林德所说，“紧急引力”是这样的观点，即引力不是我们宇宙的根本治理，而是对特定环境构成的反应。与重力作为一种基本力量相比，重力实际上是量子体的位置造成的结果，类似于温度是单个粒子的运动中而生成的。
“爱因斯坦的理论可以被看作是从更微观的图景中衍生出来的，”维林德说。“特别是我们对黑洞的了解是，爱因斯坦的理论看起来更像是热力学定律，而我们所知道的热力学定律可以通过考虑描述物质的微观成分来推导出来。”
Verlinde专注于量子相互作用来解释广义相对论和量子理论之间的不协调。他的理论在完成之前还有很长的路要走，但到目前为止，它的表现还是很好，并提出了一些有力的论据，特别是针对暗物质的想法。
星系旋转问题
物理学家痛苦地意识到这样的事实，即由于物质的质量 - 因此，它们所包含的重力 - 螺旋星系的旋转速度比它应该更快。目前的理论认为，其中一些正在旋转的速度，应该将星体，行星，灰尘和其他物质扔到太空中。因为它们不是，物理学家们假设我们看不到或以其他方式检测到的“暗物质”正在引起额外的引力，将这些星系保持在一起。据说这个问题占宇宙的25％左右，但Verlinde认为可能有另一个答案可以解释预期旋转曲线和观测旋转曲线之间的偏差。
“观察到的是，我们在星系旋转曲线中看到的偏差，这只是通过观察我们所看到的事物而得出的，总是似乎在一个特定的加速度下发生，”他说。
这种特殊的加速度在银河系的距离和它离开我们自己的速度之间的关系中发挥了重要作用，它受宇宙膨胀的控制，被称为哈勃定律。亚历山大Chaloum Elbeze 2017年论文在现代物理学报概述了宇宙的扩张速度或H 0如何通过一个他称为E 0的新参数与天文学家测量的星系旋转曲线相关联。
M33星系的旋转曲线显示了星系的旋转速度与离中心的距离的函数关系。如果星系中唯一的物质是光盘中的可见物质，测量值显然偏离了预期的曲线。因此，天文学家一直认为，额外的材料，称为暗物质，是曲线的原因。
维林德认为这表明他正在做某件事。
“这种事实暗示着它与宇宙膨胀[宇宙]有关，这是由于暗能量的存在，”他说。
哈勃常数描述观察到的宇宙加速扩张。这种加速是无法解释的，但已被归因于“暗能量”，Verlinde说这可以用来解释暗物质的想法。
“暗能量是我理论中相当重要的一部分，”维林德说。“我不会去掉所谓的'黑暗'，我只是通过考虑暗能量的影响来解释我们现在所说的'暗物质'，而且[暗能量]实际上给出了相同的结果影响。”
应该指出的是，Verlinde正在从一个特定的角度作为一个字符串理论家来解决暗物质问题，并且正在努力将其应用到这个角度。不列颠哥伦比亚大学物理学教授Mark Van Raamsdonk说，应谨慎对待这种方法。
“这种可能性很有趣，但据我所知，它不是基于数学上一致的精确模型，”Van Raamsdonk说。“相反，他正在利用自己的直觉拼凑出一套想法，并提供一个事情如何运作的故事。他是一位非常有成就的物理学家，所以我认为他的直觉值得关注。“
早年
到目前为止，Verlinde自信地支持的想法已被证明在数学上和观察上都是有效的 - 至少就银河旋转曲线而言。真正的项目将建立一个描述不止星系旋转的理论。法兰克福高级研究所研究员萨宾霍森费尔德说，一个重大挑战将是描述早期宇宙的演变。
目前，纳入粒子暗物质的理论正确地预测了观测到的宇宙微波背景中的温度变化。“不幸的是，Verlinde的自发引力模型不允许进行必要的分析[证明其有效性] - 至少现在还没有，”
维林德意识到这个年轻理论的缺点，但相信他可以在将来解决他们的问题。
“我只专注于试图解释这些旋转曲线，但暗物质已被用于了解早期宇宙的许多其他部分，”Verlinde说。“我必须解释星系如何形成，而且我们在宇宙微波背景中看到的是这些波动。如果我想描述宇宙的演变，我必须计算更长时间尺度上发生的事情。这是我的下一步。“
寻求支持
对于Verlinde来说，在全球范围内推广这个想法一直是一项相当艰巨的任务。鉴于这个想法对普遍的信念对比如此强烈，他甚至在他自己的队友中也只有少数盟友。
“我必须将我的想法出售给不同的观众，而不仅仅是以其他方式处理暗物质的宇宙学家和人，还有我的弦理论同事，”他说。“我认为人们慢慢开始看到我的推理逻辑的优点。”
“还有很多工作要做，但我认为这是一个更好的理论，而不是假设存在暗物质。因为如果暗物质有许多形式，人们可以想象它就在那里，并且有这些理论的动物园，并且没有人真正知道它是哪一个，也许所有这些都是错误的。“
无论维林德的理论如何总体追求理解，结果都有令人振奋的前景。
Van Raamsdonk说：“无论如何，试图理解重力和量子纠缠之间这些新关系的含义是非常令人兴奋的，我们中的许多人正在努力研究这将导致什么。“即使Verlinde对暗物质的具体解释并不正确，我们已经在学习有关重力和黑洞的新知识，而且我很乐观地认识到，我们将学习关于宇宙学，暗能量或大爆炸。”
联系客服
