愛因斯坦的相對論錯了?沒有人可以證明,但嘗試仍在繼續

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提問

:是否存在著這樣的可能:暗物質並不存在且引力理論是錯誤的?

暗物質有可能不存在,並且我們關於引力的理論也有可能是錯誤的。有許多在理論上做出的可靠嘗試,比如曼海姆的共形引力f(R)理論,莫法特的MOG / STVG理論甚至嘗試以新穎的方式使用愛因斯坦的理論,例如庫柏斯托克。請注意我沒有將臭名昭著的MOND理論列入其中,儘管它是最著名的,但實際上它只是一個適合(某些)星系自轉曲線的經驗公式,不是每一個靠想象力衍生出的引力修正模型都能做到至少和標準宇宙模型一樣有效、甚至更好的。

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圖解:在宇宙學中,暗物質,是指無法透過電磁波的觀測進行研究,也就是不與電磁力產生作用的物質。人們目前只能透過重力產生的效應得知,而且已經發現宇宙中有大量暗物質的存在。

這是一個艱鉅的任務。宇宙學的標準模型能夠正確處理很多事情,因此很難提出可與其相提並論的合理的重力替代理論。

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被解釋為暗物質的觀測試驗包括以下內容:

星系自轉曲線

:曲線的“平坦”形狀有點像紅鯡魚。雖然牛頓的凸出和圓盤模型也可以產生同樣平坦的曲線,但是對於牛頓星系而言它的旋轉速度太快了、以至於牛頓星系無法不飛散。

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結構形成:所謂的物質功率頻譜,顯示出不同尺度下結構的統計相關性(即在自重作用下物質的結塊)並且對“正常”物質和暗物質的比率非常敏感(它具有壓力、可以以聲波的形式消散能量,並且還可以對光做出反應)。

所謂宇宙微波背景輻射的聲譜,能顯示出其溫度的微小波動,這與正常物質與暗物質的團聚有關。

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圖解:宇宙微波背景全天圖,由威爾金森微波各向異性探測器9年成果繪製

同時,有大量的觀測試驗表明愛因斯坦的引力體系在多種情況下的表現有多麼正確。例如:

眾多精密的航天器實驗證實太陽光的彎曲和太陽系中夏皮羅延遲了無線電波的現象密切相關。

水星的近日點幅角的增加不僅對重力的線性效應敏感,而且對某些非線性(重力作用於重力)貢獻也很敏感。

在相鄰的二元脈衝星中觀察到的能量損失率與愛因斯坦理論預測的相一致,因為能量以引力波的形式損失。

最近幾年觀測到的引力波事件表明,即使在強重力狀態下,愛因斯坦的預測也與觀測一致。

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圖解:宇宙的歷史。根據推測,大爆炸剛發生後的超光速暴漲過程產生了引力波。

此外,愛因斯坦的理論在數學上非常“嚴格”。它只有很少的假設(幾乎只有一般協方差、區域性洛倫茲-龐加萊不變性和弱等價原理),更改這些假設幾乎可以使理論家陷入困境(並預測與實驗相矛盾的事物)。

這些只是建立改良的引力理論的嘗試必須克服的部分障礙。那裡有一個滿是墓碑的假想墓地,碑上刻有失敗的修正重力理論方程。

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但是人們並沒有放棄,特別是因為到目前為止還沒有提出暗物質的非引力效應的理論;並且假定的暗物質含量遵循可預測的模式,這極大地暗示了自然執行規律,而不是僅僅是隨機的暗物質團以正確的方式湊到一起。

最重要的是,標準模型有其自身的缺點(到目前為止):星系形成問題,哈勃引數區域性和宇宙學估計之間的矛盾,CMB聲譜中的異常,這表明新的方向可能是必須的。也可能不是,也許這些都只是可以解決的小問題。時間會證明一切。

參考資料

1。維基百科全書

2。天文學名詞

3。 forbes- Consumer Tech-肥肉兇猛

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