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一位物理学家声称引力可以在没有质量的情况下存在

2024-07-03科学

在广阔的物理学领域,研究人员正在探索数十种识别或排除 暗物质 的方法,所有这些都是为了帮助人类了解我们的可见和不可见世界如何协同工作。在 一篇发表在同行评审 期刊【皇家天文学会月刊 】上的新论文中,科学家们认为,引力的基本概念可能不需要相应的质量基本概念才能在物理上有意义。

如果他们是对的——如果我们认为我们所知道的一切仍然不是 引力 的全部——那么暗物质甚至可能根本不存在。它一直以来都是实验物理学的假想朋友吗?

这是一个挑衅性的问题,但是,当然,这是一篇关于暗物质理论大景观中一种理论的论文。所以,简短的回答是「不,但如果呢?在这篇论文中,阿拉巴马大学的物理学家理查德·刘(Richard Lieu)描述了一种特定的场景,其中重力影响系统,但引力场不包含潜在 质量

这是围绕空白空间中凸起的「壳奇点」的边缘情况。当他计算出壳体的 物理特性 时,壳体本身向零质量移动,似乎消失了。目前为止,一切都好。

但是,他的 数学 支持包括零质量壳在内的区域仍然保持重力的特征。「有了足够数量的这种无法分辨的紧密间隔的奇异壳,」他总结道,「势Φ实际上是一个连续函数。换句话说,在一个足够小的空间里放足够多的零质量壳,你就会有一种没有质量的引力场。

这似乎是一个很酷的数学技巧——就像制造商可以说无糖汽水含有「0卡路里」一样,因为0.4的真实值低于允许其四舍五入的法定阈值。但 这不仅仅是一个 很酷的把戏。零质量的壳层可以充实一个场景,使科学家能够以一种简洁的方式计算引力,将 物理学的量子 和经典版本结合起来,而不必包括暗物质(DM)的X因子。「招募DM的需求得到了缓解,至少在一定程度上是这样,」Lieu写道。

不过,这项工作的基础有一些转折。Lieu的设想需要另一种有点不寻常的(或者至少不太可验证的)时空现象——拓扑缺陷。「一个例子是包裹在虫洞周围的薄薄的负质量片,以保持圆柱对称性,」Lieu写道。这有点像是远景之上的远景,而且不会有人很快通过高倍天文台 望远镜 看到。

与此同时,Lieu将拓扑缺陷描述为「合理地证实」,这比我们现在对暗物质的评价要多。他的结论是,虽然他的想法并不排除暗物质或目前依赖该概念的大多数应用,但它可能适用于星系的特定配置,这些星 可能会聚集并产生这些拓扑效应和壳奇点。

当然,如果存在一种极端情况,可能还有其他情况。Lieu讨论了星系等大型结构中暗物质的其他一些理论,因为这些理论在像这样的巨大舞台上的表现与在微观尺度上的行为不同。可能是「暗物质」这个概念包含了许多,包括填补我们 理解 中不同大小的空白的版本。