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暗物质和暗能量也会“失踪”?它们去了哪?
璀璨银河。
据《天文学和天体物理学》(Astronomy and Astrophysics)杂志12月5日在线出版的论文报道,英国牛津大学(University of Oxford)的科学家们或许已经解决了现代物理学中最大的一个问题。他们将暗物质和暗能量统一为一种现象,即一种具有“负质量”的流体。如果你尝试推“负质量”,它会向你加速。这个惊人的新理论或可证明爱因斯坦在100年前提出的预言的正确性。
目前,学界广泛认可的宇宙模型“LambdaCDM”并没有告诉我们暗物质和暗能量的“物理学形态”。我们之所以知道它们,是因为它们对其他可见物质有引力作用。牛津大学电子研究中心工程科学系博士杰米·法恩斯(Jamie Farnes)在其论文中提出了新见解,他说:“我们认为暗物质和暗能量可以被统一成一种流体,这种流体具有‘负引力’,会排斥它们周围的其他物质。这表明我们的宇宙在正负质量方面是对称的。”
此前,人们认为随着宇宙的膨胀,负物质的密度会降低。但这与实际观察到的暗能量不会随着时间的推移而减少的现象相反。法恩斯博士在研究中应用了“创造张量”的概念,它认为负质量是被持续创造出来的。因此,当越来越多的负质量不断涌现时,这种负质量流体在宇宙膨胀过程中不会被稀释——事实上,这种流体看似和暗能量是一致的。
法恩斯博士的理论也为暗物质晕的行为首次提供了正确的预测。大多数星系的旋转速度快到足以能将其自己撕裂,但这并未发生。这表明一定有一种看不见的暗物质晕将它们维系在了一起。法恩斯等利用计算机模拟了负质量的特性,并预测暗物质晕的形成与使用现代射电望远镜观察到情况一致。
一百年前,阿尔伯特·爱因斯坦在他的方程式中发现了被称为“宇宙常数”的参数,这为暗宇宙研究提供了第一个线索。虽然爱因斯坦把宇宙常数称为他“最大的错误”,但是现代天体物理学的观测结果证明这是真实存在的。在1918年的笔记中,爱因斯坦写道:“需要对理论进行修正,使‘真空’承担起吸引分布在整个星际空间的负质量的作用。”由此,爱因斯坦预言了充满负质量的宇宙是可能存在的。法恩斯博士说:“我们的新方法采用了两个已知与爱因斯坦理论兼容的旧观点(负质量和物质创造),并将它们结合在了一起。结果似乎相当完美,暗能量和暗物质可以被统一为一种单一物质。形象的比喻是,正质量物质在负质量的海洋中徜徉。”
法恩斯博士提出的理论由射电望远镜“平方公里阵列”(SKA)进行测试。SKA为牛津大学参与的国际项目,旨在建造世界上最大的望远镜。法恩斯博士补充说:“仍有许多理论问题和计算模拟需要解决,LambdaCDM模型有近30年的领先优势,但我期待LambdaCDM的扩展版本能准确匹配其他观测证据。如果这最终成真,那么它将为解释宇宙中缺失的95%提供答案——我们只是忘记了一个简单的负号。”
编译:雷鑫宇
责编:南熙
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