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一位物理學家聲稱重力可以在沒有品質的情況下存在

2024-07-03科學

在廣闊的物理學領域,研究人員正在探索數十種辨識或排除 暗物質 的方法,所有這些都是為了幫助人類了解我們的可見和不可見世界如何協同工作。在 一篇發表在同行評審 期刊【皇家天文學會月刊 】上的新論文中,科學家們認為,重力的基本概念可能不需要相應的品質基本概念才能在物理上有意義。

如果他們是對的——如果我們認為我們所知道的一切仍然不是 重力 的全部——那麽暗物質甚至可能根本不存在。它一直以來都是實驗物理學的假想朋友嗎?

這是一個挑釁性的問題,但是,當然,這是一篇關於暗物質理論大景觀中一種理論的論文。所以,簡短的回答是「不,但如果呢?在這篇論文中,阿拉巴馬大學的物理學家理察·劉(Richard Lieu)描述了一種特定的場景,其中重力影響系統,但重力場不包含潛在 品質

這是圍繞空白空間中凸起的「殼奇異點」的邊緣情況。當他計算出殼體的 物理特性 時,殼體本身向零品質移動,似乎消失了。目前為止,一切都好。

但是,他的 數學 支持包括零品質殼在內的區域仍然保持重力的特征。「有了足夠數量的這種無法分辨的緊密間隔的奇異殼,」他總結道,「勢Φ實際上是一個連續函式。換句話說,在一個足夠小的空間裏放足夠多的零品質殼,你就會有一種沒有品質的重力場。

這似乎是一個很酷的數學技巧——就像制造商可以說無糖碳酸飲料含有「0卡路裏」一樣,因為0.4的真實值低於允許其四舍五入的法定閾值。但 這不僅僅是一個 很酷的把戲。零品質的殼層可以充實一個場景,使科學家能夠以一種簡潔的方式計算重力,將 物理學的量子 和經典版本結合起來,而不必包括暗物質(DM)的X因子。「招募DM的需求得到了緩解,至少在一定程度上是這樣,」Lieu寫道。

不過,這項工作的基礎有一些轉折。Lieu的設想需要另一種有點不尋常的(或者至少不太可驗證的)時空現象——拓撲缺陷。「一個例子是包裹在蟲洞周圍的薄薄的負品質片,以保持圓柱對稱性,」Lieu寫道。這有點像是遠景之上的遠景,而且不會有人很快透過高倍天文台 望遠鏡 看到。

與此同時,Lieu將拓撲缺陷描述為「合理地證實」,這比我們現在對暗物質的評價要多。他的結論是,雖然他的想法並不排除暗物質或目前依賴該概念的大多數套用,但它可能適用於星系的特定配置,這些星 可能會聚集並產生這些拓撲效應和殼奇異點。

當然,如果存在一種極端情況,可能還有其他情況。Lieu討論了星系等大型結構中暗物質的其他一些理論,因為這些理論在像這樣的巨大舞台上的表現與在微觀尺度上的行為不同。可能是「暗物質」這個概念包含了許多,包括填補我們 理解 中不同大小的空白的版本。