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不再有暗物质?新的重力理论可以解释清楚暗物质和能量

2016-11-18 环球解密

1. 藉由将重力看作是新兴的现象而不是基本力,新兴的重力理论否定了对暗物质和暗能量解释宇宙的需要。

2. 任何可以帮助我们协调相对论和量子力学之间的冲突的理论,将使我们更接近了解我们的物理宇宙。

新理论

由阿姆斯特丹大学(University of Amsterdam)暨三角洲理论物理学学院(Delta Institute for Theoretical Physics)著名的弦理论(string theory)专家Erik Verlinde所制定的一种新的重力理论,可能刚好消除了暗物质和暗能量在解释宇宙物理学的角色。

基于在星系内的恒星、行星、星际气体和其他物质的质量和能量,现代物理学家无法解释为什么星系外部区域的旋转速度比它们应该有的速度要快得多。到目前为止,对于这种奇怪的重力行为的最佳解释是暗物质,一种我们看不到的而且我们还没有真正发现的物质。

Verlinde对这些运动偏离有不同的解释,他把他的新理论称为新兴重力(emergent gravity)。在他的理论中,重力是一个新兴的现象,而不是一个基本力。因此,它是一个基本信息单位产物,与时空本身的结构一起储存。当这些基本单位改变时,重力就会出现。

Verlinde在Delta ITP新闻稿中说:“我们有证据,这种新的重力观点实际上与观察结果一致。的确,使用他的理论,精确地预测出围绕银河系核心旋转的恒星速度和其他星系中的恒星速度,而不需要暗物质。藉由包括在他的理论中全息原理(holographic principle)的适应,Verlinde也能够解释暗能量,造成宇宙膨胀看不见的力。

物质的添加减少了在AdS和dS时空的缠结熵(entanglement entropy)。在AdS(图左)中,仅存在面积律纠缠(area law entanglement),并且所有的资讯被全息地存储。在dS(图右)中,资讯离开原来位置,并储存在大量容积。由于物质引起的熵减少,以内含物的形式创造出记忆效应。 E. Verlinde

新范例

我们目前对重力的理解主要基于爱因斯坦的广义相对论。虽然这个理论可以解释很多宇宙的行为,但它不适用于量子物理学。在极端情况下,如黑洞附近或大爆炸期间,广义相对论变得很明显。因此,Verlinde和许多其他物理学家认为我们的重力理论需要更新。

Verlinde说:“许多像我这样的理论物理学家正在对重力理论进行修正,并取得了一些重大进展。我们可能正站在一个新的科学革命的边缘,从根本上改变我们对空间、时间和重力的本质的看法。”

当然,Verlinde的理论依然只是个理论,它还是有它的局限性,包括无法解释大规模效应,例如星系聚集在一起。然而,朝向协调现代物理学的两个支柱,爱因斯坦广义相对论和量子力学,它是一个看似有道理的路径。因此值得思考…即使它可能会使你的大脑受伤。

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