發布時間:2025-10-27閱讀(3)
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一般情況下,只有兩種情況可能發生:要么是規則出了問題,需要對它們進行修改;要么是你把成分搞錯了,在你之前考慮的東西之外,還有別的東西在起作用。
然而,當談到基于“我們看到的物質與我們的預測不符”的引力效應問題時,科學家們幾乎總是援引暗物質,很少考慮改變萬有引力定律:廣義相對論。表面上看,這似乎不嚴謹,但科學家如此接受暗物質是有原因的,現在是時候讓我們知道確切原因了。 第一個問題是天王星。1781年我們首次發現了天王星,并對它進行了長時間的觀測。最初,天王星的移動速度比牛頓定律預測的稍快。但從19世紀早期到19世紀20年代,這種現象消失了,行星以正確的速度移動。法國的勒維耶和英國的約翰·庫奇·亞當斯認為,也許在天王星之外還有另外一顆行星,是它的引力影響導致了這些反常的速度。勒維耶在1846年向柏林天文臺發出了正確的預測,海王星就是在那里被發現的。在這個例子中,“暗物質”是成功的。
與此同時,水星的軌道也不完全符合牛頓的預測,許多天文學家正在尋找一顆被認為與之有關的內行星:火神星。但事實證明,火神星并不存在。相反,愛因斯坦在1915年發表的廣義相對論取代了牛頓的引力理論,為我們指明了前進的方向。這一次,修正萬有引力定律才是正確的解決方法。
那么,為什么科學家如此確定“暗物質”比修改引力理論更好?表面上看,這似乎是一種帶有偏見的選擇,因為面對我們宇宙的無知,我們應該平等地對待所有的可能性。 類似地,我們可以假設添加了一種額外的成分——某種形式的暗物質,它與光、普通物質和自身不發生太多的(或根本不發生)相互作用,并以此來解釋星系的動力學。這一額外的成分太分散,無法影響太陽系大小及以下的尺度,但可能會對更大尺度產生顯著影響。再一次,我們必須將其應用到宇宙的其余部分,并尋找宇宙的含義。 但對于暗物質,情況則完全相反。通過向宇宙中添加一種成分,我們不僅可以得到星系的實際旋轉曲線,而且還可以在最大的宇宙尺度上和最早期的宇宙中解釋大量的觀測結果。在所有這些領域中,理論上的不確定性最小。如果觀測的成功不是如此深刻和明確,暗物質就不會成為今天普遍接受的理論。 |
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