今年早些時(shí)候，荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)的埃里克?韋爾蘭德(Erik Verlinde)教授發(fā)表了題為《韋爾蘭德引力假說》(Verlinde's hypothesis of gravity)的論文，稱我們目前對引力的理解——這是由愛因斯坦首先提出的——可能是完全錯(cuò)誤的。
現(xiàn)在，韋爾蘭德教授尚有爭議的理論首次接受了實(shí)驗(yàn)測試，顯示該理論能站得住腳。
一項(xiàng)獨(dú)立研究對超過3萬個(gè)星系的引力分布進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)了支持該理論的證據(jù)——如果確認(rèn)，它可以完全重寫物理學(xué)。
圖注：我們100多年以來對引力的理解可能是錯(cuò)誤的?，F(xiàn)在，對超過30000個(gè)星系所開展的獨(dú)立研究，發(fā)現(xiàn)了支持這一理論的證據(jù)
韋爾蘭德的理論試圖解決暗物質(zhì)的奧秘。
當(dāng)研究恒星和星系時(shí)，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)引力的作用力比預(yù)期的更強(qiáng)。
像我們的銀河系，星系外部區(qū)域圍繞中心的旋轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于根據(jù)普通物質(zhì)數(shù)量計(jì)算出來的速度，而恒星、行星和星際氣體等則不存在這種情況。
在傳統(tǒng)理論中，物理學(xué)家為了解釋這種不一致性，假設(shè)那里存在我們無法看到、被稱為“暗物質(zhì)”的東西。
暗物質(zhì)粒子從未被科學(xué)家觀察到，盡管科學(xué)家付出許多努力來檢測它們的存在。目前，天文學(xué)家通過觀測其對我們可以看到的物質(zhì)所產(chǎn)生的引力作用，來推斷它們的存在。
韋爾蘭德教授表示，我們需要重新認(rèn)識(shí)引力，從有關(guān)方程中完全去除暗物質(zhì)的影響。
為了達(dá)到這樣的目的，他提出的目前尚有爭議的理論認(rèn)為，引力不是自然界的基本力量，而是一種“突發(fā)現(xiàn)象(emergent phenomenon)”。
韋爾蘭德教授的理論開始作為論文發(fā)表于2010年，但一直未接受測試。
荷蘭萊頓大學(xué)（Leiden University）的一個(gè)研究小組對它進(jìn)行測試，提供了首個(gè)實(shí)驗(yàn)證據(jù)，顯示這一有爭議的假說可能是正確的。
該小組由來自萊頓天文臺(tái)的天文學(xué)家馬戈特·布勞爾(Margot Brouwer)領(lǐng)導(dǎo)，深入研究了超過3萬個(gè)星系中的物質(zhì)分布。
他們發(fā)現(xiàn)，韋爾蘭德的引力假設(shè)可以解釋物質(zhì)的分布，而不需要假設(shè)“暗物質(zhì)”的存在。
圖注：今年早些時(shí)候發(fā)表的一項(xiàng)理論，稱我們目前對引力的理解——這是由愛因斯坦首先提出的——可能是完全錯(cuò)誤的
圖注：像我們的銀河系，星系外部區(qū)域圍繞中心的旋轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于根據(jù)普通物質(zhì)數(shù)量計(jì)算出來的速度，而恒星、行星和星際氣體等則不存在這種情況
研究人員利用了“引力透鏡效應(yīng)”——這是一種視覺效果，其中更接近地球的星系會(huì)使來自更遙遠(yuǎn)的星系發(fā)出的光彎曲，這是公認(rèn)的測定星系質(zhì)量的方法。
星系的引力會(huì)使空間彎曲，從而使通過這個(gè)空間的光線發(fā)生彎曲。
光線的這種彎曲使天文學(xué)家能測量星系周圍的引力分布，其范圍甚至比星系本身大一百倍。
圖注：今年早些時(shí)候，埃里克?韋爾蘭德教授(如圖)提出了被稱為“韋爾蘭德引力假說”的新理論。 如果該理論在更多測試中得以通過，它可能*100多年來的物理學(xué)，甚至拋棄有關(guān)暗物質(zhì)的理論
該研究小組利用愛因斯坦的經(jīng)典相對論和韋爾蘭德的引力假說，分別對星系進(jìn)行預(yù)測。
然后，他們通過核對這些預(yù)測與他們觀察結(jié)果相匹配的程度，對這兩種理論進(jìn)行比較。
他們發(fā)現(xiàn)，這兩種引力理論對星系均做出正確的預(yù)測，而韋爾蘭德的引力假說不需要任何“自由參數(shù)”。
自由參數(shù)是一個(gè)可以調(diào)整的值——本質(zhì)上是個(gè)欺騙值，以確保星系的觀測數(shù)據(jù)與初始假設(shè)相匹配。
測量星系的研究人員表示，將暗能量引入他們的方程式中，意味著他們必須使用四個(gè)自由參數(shù)。
論文的主要作者和博士生瑪戈特·布勞沃（Margot Brouwer）告訴《新科學(xué)家》(New Scientist)雜志：“與韋爾蘭德的預(yù)測相比，暗物質(zhì)模型的預(yù)測實(shí)際上稍微更符合觀測數(shù)據(jù)?！?/p>
布勞沃指出：“但是，從數(shù)學(xué)角度看，如果你考慮韋爾蘭德的預(yù)測沒有使用任何自由參數(shù)，而暗物質(zhì)模型的預(yù)測使用了，那么你會(huì)發(fā)現(xiàn)韋爾蘭德的模型實(shí)際上表現(xiàn)略好。”
如果韋爾蘭德的理論在更多測試中通過，它可能*100多年來的物理學(xué)，甚至拋棄有關(guān)暗物質(zhì)的理論。
如果最終被證明是正確的，韋爾蘭德教授的假設(shè)可以成為一個(gè)“萬物理論”，整合了可觀測的經(jīng)典物理世界與難以捉摸的量子力學(xué)世界。
圖注：來自荷蘭萊頓大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)最終測試了韋爾蘭德的引力假設(shè)，并且證明了這項(xiàng)有爭議的假設(shè)可能是正確的。該團(tuán)隊(duì)仔細(xì)觀察了超過3萬個(gè)星系的物質(zhì)分布
圖注：韋爾蘭德教授的理論始于2010年發(fā)表的一篇論文。在那篇論文中，他證明了牛頓著名的第二定律可以源自于底層微觀的“建構(gòu)單元”。牛頓著名的第二定律描述了蘋果如何從樹上落下，以及衛(wèi)星能停留在地球軌道上
布勞沃稱：“現(xiàn)在的問題是，該理論如何進(jìn)一步發(fā)展，以及如何進(jìn)一步對其進(jìn)行測試?！?/p>
她說：“但不管怎么樣，這次首次測試的結(jié)果肯定看起來很有趣。”
上月，韋爾蘭德教授詳細(xì)闡述了他的理論，告訴荷蘭新聞網(wǎng)站NOS：“當(dāng)前，我們急需重新思考有關(guān)空間、時(shí)間和重力的觀念?！?/p>
他說：“我們早就知道愛因斯坦的引力理論不能與量子力學(xué)相統(tǒng)一。我們的研究結(jié)果正使物理學(xué)發(fā)生巨大變化，我認(rèn)為我們正處于科學(xué)革命的前夕?！?/p>
新理論被稱為“突發(fā)引力”，提出引力是作為宇宙熵的副作用而出現(xiàn)的。
熵描述了系統(tǒng)的混亂程度。
韋爾蘭德教授采用了宇宙熵的概念，并利用這一概念對物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者赫拉德·特霍夫特(Gerard′t Hooft)提出的一種被稱為“全息原理”的理論進(jìn)行改造。
他說，引力出現(xiàn)于信息基本位的變化中，存儲(chǔ)于時(shí)空的結(jié)構(gòu)中。
他說：“在宏觀世界，引力的表現(xiàn)方式似乎不符合愛因斯坦理論的預(yù)測。”
他說，暗能量可能導(dǎo)致了恒星和星系的引力增加。暗能量是導(dǎo)致宇宙中異常事情發(fā)生的神秘力量。
圖注：韋爾蘭德教授采用了宇宙熵的概念，并利用這一概念對物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者赫拉德·特霍夫特(Gerard′t Hooft)提出的一種被稱為“全息原理”的理論進(jìn)行改造。他說，引力出現(xiàn)于信息基本位的變化中，存儲(chǔ)于時(shí)空的結(jié)構(gòu)中
在那篇論文中，他證明了牛頓著名的第二定律可以源自于底層微觀的“建構(gòu)單元”。牛頓著名的第二定律描述了蘋果如何從樹上落下，以及衛(wèi)星能停留在地球軌道上。
他后來證明，當(dāng)你考慮這個(gè)新的引力定義，它不再需要一種新的粒子來解釋暗物質(zhì)——星系的行為沒有它也說得通。
韋爾蘭德教授稱：“我們有證據(jù)證明，這種有關(guān)引力的新觀點(diǎn)與實(shí)際觀察結(jié)果是一致的。而在宏觀世界，引力的表現(xiàn)方式不符合愛因斯坦理論的預(yù)測?！?/p>
暗物質(zhì)理論不是唯一與我們目前引力理論不相容的理論。
“標(biāo)準(zhǔn)模型”（Standard Model, SM）理論稱，宇宙中的萬物都是由被稱為“基本粒子”的最基本的建構(gòu)單元構(gòu)成，它們受四種力量控制：引力、電磁力、弱核力和強(qiáng)核力。
但是多年來“標(biāo)準(zhǔn)模型”理論留下了一些未解問題，所以科學(xué)家渴望突破該理論并找到新的理論。
例如，“標(biāo)準(zhǔn)模型”理論不能解釋引力，因?yàn)樗c廣義相對論不相容——而后者是目前我們對引力如何發(fā)揮作用的最好解釋。
用于描述極小粒子的量子理論和描述宏觀世界的廣義相對論很難調(diào)和。在“標(biāo)準(zhǔn)模型”理論下這兩種理論從數(shù)學(xué)角度都無法兼容。
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