不再有暗物質?新的重力理論可以解釋清楚暗物質和能量

    加入我們永遠收到最新的消息

fig114

1. 藉由將重力看作是新興的現象而不是基本力,新興的重力理論否定了對暗物質和暗能量解釋宇宙的需要。

2. 任何可以幫助我們協調相對論和量子力學之間的衝突的理論,將使我們更接近瞭解我們的物理宇宙。

新理論

dark-matter-and-dark-matrter-clumps

阿姆斯特丹大學(University of Amsterdam)三角洲理論物理學學院(Delta Institute for Theoretical Physics)著名的弦理論(string theory)專家Erik Verlinde所制定的一種新的重力理論,可能剛好消除了暗物質和暗能量在解釋宇宙物理學的角色。

基於在星系內的恆星、行星、星際氣體和其他物質的質量和能量,現代物理學家無法解釋為什麼星系外部區域的旋轉速度比它們應該有的速度要快得多。到目前為止,對於這種奇怪的重力行為的最佳解釋是暗物質,一種我們看不到的而且我們還沒有真正發現的物質。

Hubble Space Telescope Photo Gallery

Verlinde對這些運動偏離有不同的解釋,他把他的新理論稱為新興重力(emergent gravity)。在他的理論中,重力是一個新興的現象,而不是一個基本力。因此,它是一個基本信息單位產物,與時空本身的結構一起儲存。當這些基本單位改變時,重力就會出現。

newtheoryofg

Verlinde在Delta ITP新聞稿中說:「我們有證據,這種新的重力觀點實際上與觀察結果一致。的確,使用他的理論,精確地預測出圍繞銀河系核心旋轉的恆星速度和其他星系中的恆星速度,而不需要暗物質。藉由包括在他的理論中全息原理(holographic principle)的適應,Verlinde也能夠解釋暗能量,造成宇宙膨脹看不見的力。

screen-shot-2016-11-09-at-2-34-47-am
物質的添加減少了在AdS和dS時空的纏結熵(entanglement entropy)。在AdS(圖左)中,僅存在面積律糾纏(area law entanglement),並且所有的資訊被全息地存儲。在dS(圖右)中,資訊離開原來位置,並儲存在大量容積。由於物質引起的熵減少,以內含物的形式創造出記憶效應。 E. Verlinde

新範例

我們目前對重力的理解主要基於愛因斯坦的廣義相對論。雖然這個理論可以解釋很多宇宙的行為,但它不適用於量子物理學。在極端情況下,如黑洞附近或大爆炸期間,廣義相對論變得很明顯。因此,Verlinde和許多其他物理學家認為我們的重力理論需要更新。

56a141e2631f24b9261b0e0326f0d86c

Verlinde說:「許多像我這樣的理論物理學家正在對重力理論進行修正,並取得了一些重大進展。我們可能正站在一個新的科學革命的邊緣,從根本上改變我們對空間、時間和重力的本質的看法。」

當然,Verlinde的理論依然只是個理論,它還是有它的局限性,包括無法解釋大規模效應,例如星系聚集在一起。然而,朝向協調現代物理學的兩個支柱,愛因斯坦廣義相對論和量子力學,它是一個看似有道理的路徑。因此值得思考…即使它可能會使你的大腦受傷。

來源:Futurism