环球科学|暗物质不存在?!无暗物质宇宙模型突破最大障碍


环球科学|暗物质不存在?!无暗物质宇宙模型突破最大障碍
文章图片
图1/7
旋涡星系的自转速度快于理论预测 。 有两种解释 , 一种是存在我们看不见的暗物质;另一种是引力理论本身出了问题(图片来源:NASA/CXC/SAO/D 。Hartmann/JPL-Caltech)
两个多月前 , 我们曾在《暗物质会和以太一样 , 根本不存在吗?》一文中介绍过MOND理论 。 近日 , 新版相对论MOND模型在《物理评论快报》上正式发表 。 这种完全无需暗物质的宇宙模型在被科学家忽视了30多年后 , 重回人们的视野 。 同时 , 对弱相互作用大质量粒子的搜寻也以逼近极限 , 物理学家又开始寻轴子等暗物质候选粒子 , 但仍没人找到暗物质 。 暗物质真的存在吗?前沿科学是否已经走了几十年弯路?
撰文 | 王昱
在天文学家没有仔细研究星系的旋转速度之前 , 一切好像还能糊弄过去 。 但随着上世纪60年代末美国天文学家薇拉·鲁宾(Vera Rubin)仔细测量了旋涡星系M31的旋转速度 , 理论计算和实际观测之间的差异就再也藏不住了 , 星系外侧的旋转速度绝对比牛顿引力预言的更快 。 (在这个尺度上广义相对论等同于牛顿引力)经过10年数据积累 , 她在1980年发表的一篇论文中总结了这一现象 , 并推断:要么是存在我们看不见的物质产生了额外的引力;要么是牛顿引力出了问题 。

环球科学|暗物质不存在?!无暗物质宇宙模型突破最大障碍
文章图片
图2/7
传统理论预测的(A)与观测到的(B)典型旋涡星系自转曲线对比 , 横轴为距离星系中心的距离(图片来源:Wikipedia)
暗物质(dark matter)和修改的牛顿动力学(Modified Newtonian Dynamics, MOND理论)分别是这两个推论的延伸 。 暗物质假说认为宇宙中我们看不见的暗物质 , 它逐渐走向了主流 。 当今宇宙学最常用的模型就是ΛCDM模型 , 全称为Λ-冷暗物质模型(Lambda Cold Dark Matter Model) 。 当代宇宙学家曾在课程中学到的 , 主要就是这种模型 。 而以色列物理学家莫德采·米尔格若姆(Mordehai Milgrom)则注意到 , 只有在引力加速度低于10-10m/s2时才会出现自转速度异常 , 他认为在这一条件下 , 牛顿引力不再适用 , 于是提出了MOND理论 。 但就算1988年他用自己的理论解释了星系旋转曲线问题 , MOND理论至今仍门庭奚落 。
【环球科学|暗物质不存在?!无暗物质宇宙模型突破最大障碍】但近日在《物理评论快报》上发表的一篇论文可能会改变现状 。 在这篇论文中 , 两位捷克理论物理学家康斯坦丁斯·斯科迪斯(Constantinos Skordis)和汤姆·兹沃什尼克(Tom Z?o?nik)开发了一种新的相对论版MOND模型 。 越来越多的科学家也注意到了他们的成果 , 或许我们的宇宙根本不需要暗物质 。

推荐阅读