重力的错误©魔法火炬

引力的错误

新的理论可以根据我们所知道的,重写物理定律,最后解释了什么暗物质。

科学的谜语并没有比这更令人困惑:整个星系似乎是在影响他们行为的东西的抓地力中,但没有人知道这是什么“某事”。如果这是一种物质的形式,那么它必须是宇宙中最丰富的事情,但所有尝试都会获得它的样本失败。甚至没有大的强子撞机都看到了它的一瞥。它仍然是神秘的:暗物质。

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现在,一个理论家引起了争议的争议,对为什么尚未找到暗物质仍未发现的毁灭性简单解释:它不存在。

但这并不是阿姆斯特丹大学埃里克·默尔印德教授的唯一一个引起的关注。毕竟,其他人以前建议暗物质可能是某种幻觉。

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verlinde分开的是他对幻觉来源的解释。他认为这是对宇宙中最熟悉的力量的根本误解的结果:重力。

这是一个索赔,它带来了验证措施,因为艾伯特爱因斯坦包括艾伯特爱因斯坦,其庆祝的重力理论是现代物理学的基石之一。被称为一般相对论,它导致了一系列胜利,包括 探测2015年的引力波 - 由两个黑洞的碰撞引起的时空织物的涟漪。

关于引力的真相

Verlinde已经花了多年的时间从​​理论和观察中拼凑在一起,为我们称之为重力的力量来创造一个全新的愿景。现在他的想法正在进行测试,具有兴趣的结果。在他们的中心,一切都是暗物质的神秘之处。

Verlinde被称为媒体中的爱因斯坦的知识产权继任者,但他认为他的目标更加达到地球。 “我只是想解释重力来自哪里,”他说。

这似乎是一个奇怪的声明,在爱因斯坦之后的一个世纪,引力是物质翘曲空间和周围的时间。然而,根据Verlinde,这俯瞰了一般相对性仍然只是我们称之为重力的力的描述。它留下了完全如何影响空间和时间的关键问题。

Erik Verlinde辩称,暗物质不存在©Ilvy Njiokiktjien
Erik Verlinde辩称,暗物质不存在©Ilvy Njiokiktjien

为了开展他的研究,Verlinde不得不努力努力与科学的一些最深刻的问题,包括寻求所谓的一切理论 - 一种与量子力学的重力,已被认为是物理学的圣杯的理论几十年。

理论主义者长期以来,普通相对论不能是关于重力的最后一词。这是因为它未能纳入现代物理学的另一个基石,量子理论。除了用惊人的精度描述借封世界,量子理论已经能够考虑自然的所有基本力量:重力分开。自20世纪50年代以来,理论家试图嫁给自然的两个看法,以产生一个总体理论。

verlinde说,问题是,他们基于这种根本般的现实看法。例如,一般相对论推定它可以精确地销钉,其中粒子是粒子以及它们的移动方式,而量子理论表明这是不可能的。 “所以要考虑引力给我们一些问题”,verlinde解释道。

多年来,他致力于超人理论,许多人认为是克服这些问题的最有希望的方式。尽管几十年的努力和一系列令人难以置信的想法,但仍然没有有效的证据表明它有效。

这使得verlinde沿着不同的路径寻找关于重力的真相。这种真理的起源在重力之间的一系列令人惊讶的联系中,并且是一种明显不相关的科学部分:热力学,热量的物理学。

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在20世纪70年代初,学习黑洞的理论家 - 对重力的强度臭名昭着 - 发现它们也必须用一个叫做熵的东西包装。广泛用于了解热物体的行为,熵反映了重新排列物体的成分而不改变它们的外观的方式。计算表明,黑洞包含最高可能的熵,可以挤压成给定的空间。

但他们也揭示了别的东西。常识表明,因为它取决于物体的组成部分,黑洞的熵应该取决于其体积。然而,理论家发现它仅取决于孔的表面积。陌生人仍然,计算表明,黑洞的表面是由所谓的普朗克地区的广泛拼凑而成。在同名德国德国普通理论先锋之后命名,普朗克区域甚至比解压粒子更小,并且似乎是时空本身的构建块。

在热量和时空的物理学之间思考这些弯曲的连接,Verlinde开始怀疑他们是否是对引力的激进新的方式。热量曾经被认为是本身存在的物质的基本属性,例如电荷,例如,现在已知其最终是数百万原子和分子之间的碰撞的结果,这些原子和分子化构成气体,液体或坚实的。构成材料移动的原子和分子越快,它们具有的能量越多,材料出现的更热。因此,热量实际上是一个“紧急的财产”。

所以可能的重力的原始力量也是紧急的,其真正的起源与熵相关,那些令人难以置信的小普朗克地区的时空?

牛顿和爱因斯坦

2010年,韦尔琳德在发表论文时创造了一个轰动的人,展示了他的理论如何用于准确地推导出牛顿和爱因斯坦的引力定律。 “与其他已知的紧急现象如热力学的相似性大多被视为暗示类比,”符号宣布。 “这是时候我们不仅注意到比喻,并谈论相似性,但最终消除了重力作为基本力量。”

虽然有趣的同时,许多理论家仍然令人难以置信,发现是一种不仅仅是物理夸夸的东西。 verlinde需要提出不仅仅是重现现有理论的东西,而且预测了一些新的 - 和可测试的东西。他现在认为他发现了暗物质的谜。

互相可视化两个黑洞,扭曲时空和引力波©Getty Images
互相可视化两个黑洞,扭曲时空和引力波©Getty Images

虽然其存在的暗示在80年前出现了对星系集群的研究,但它发现了一个在星系内的好奇效果,首先让天文学家认真对待暗物质。

根据牛顿的重力定律,从星系的中心进一步轨道应该比较近的轨道更慢。但在20世纪70年代,螺旋星系中的星星的研究表明,远远超过中心,这种效果就消失了。最明显的解释是,恒星受到星系周围无形物质云的重力的影响。它很快就会清楚地说,无论这件事是什么,它都无法由标准建筑块制成。这引起了全球努力,以检测一个可行的替代方案,这持续到这一天 - 没有成功。

这导致令人遗憾的是最明显的解释是错误的。 1983年,Meivehai Milgrom在以色列的Weizmann Institute的Moreicist教授指出了关于暗物质的银河证据的好奇事实:如果牛顿的法律未能准确解释星系的外层的恒星的运动,也可以解释它由于重力引起的加速度小于某个临界值:大约100亿世纪由地球产生。

测试,测试

同时有趣,致各种称为修改的牛顿动态(MOND)的Milgrom只是用另一个谜团取代了一个谜:这个“关键加速”来自哪里?这就是verlinde决定使用他的紧急重力的想法来了解。 “我很快发现了一个可能解释它的背包计算,但我必须在多年工作,使这种更精确,”他说。现在相信他已经成功了。

关键在于整个宇宙对存在重力所需的重要成分:熵。根据牛顿和爱因斯坦的理论,黑洞等物体的熵随着他们的地区增加。但由于黑能量,verlinde显示了整个宇宙的规模变化。首先在20世纪90年代确定,黑能量是一种推动宇宙扩张的抗重力。它的起源仍然是神秘的,但是verlinde的计算表明,黑暗能量导致熵增加,而不仅仅是区域。改变了宇宙尺度的重力的行为 - 并且说,Verlinde说,结果是创建暗物质存在的错觉的加速效果。

“在一个扩大的宇宙中,必须以蒙德所示的加速规模调整引力法,”他说。然而,与蒙德不同,他已经能够使用基本物理来计算效果。

Verlinde的理论不仅仅是解释为什么没有发现暗物质。天文学家长期以来一直困惑,“法律”将螺旋星系的亮度与旋转速率联系起来。被称为塔利夫夫的关系,它没有使用传统的重力理论,但Verlinde表明它是重力和熵之间的联系的自然后果。

根据塔利 - 费舍尔关系,螺旋星系旋转越快,它将是©Getty Images
根据塔利 - 费舍尔关系,螺旋星系旋转越快,它将是©Getty Images

支持Verlinde的理论的进一步证据来自遥远星系的近期光。根据爱因斯坦的说法,星系的重力场可以弯曲光线的路径。这被称为“重力镜片”效果。国际天文学家的国际团队发现,这种效果与Verlinde的理论的预测一致,而无需对暗物质的需求。

现在搜索是为了证明verlinde的理论不仅仅是解释蒙德,而且表达了它。在这里出现了一些问题。天文学家弗雷德里科博士和欧洲南部天文台的同事一直在研究星系中的星星轨道,而且它们并不是预期的。

“Verlinde的理论预测了内部地区的蒙登强的重力拉力,”Lelli解释道。但这种效果似乎没有存在:“这似乎是一个严重的问题,”他说。

然而,verlinde面临的最大问题是解释了宇宙的“巧合”。为什么解释Galaxy旋转曲线所需的暗物质数量匹配解释早期宇宙观察所需的金额? “来自各种方法的暗物质的观察证据都是令人惊讶的一致,”普林斯顿大学的天体物理主义教授Neta Bahcall说。

最简单的解释是暗物质真的确实存在,但刚刚没有找到。但Verlinde指出,他对重力的性质的工作远非完整。 “为了解释这些影响,人们必须将理论发展到一个人可以描述宇宙的宇宙论演变的程度,”他说。 “我目前正在努力这些想法,但它需要一些时间。”

如果他是对的,鉴于巨大的回报,许多科学家们愿意切断verlinde一些松弛。 “我们在一段时间内有必要探索许多新想法,”凯西案西部储备大学的天文学家麦格斯·麦格斯·麦格斯说。 “这需要很长时间才能解决。”

  • 本文于2017年10月首次出版

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