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挑戰愛因斯坦! 科學家新模型解釋宇宙引力「故障」

研究人員提出對愛因斯坦廣義相對論的修正,認為存在一種「宇宙故障」(cosmic glitch),使得引力在廣闊的宇宙距離上略微減弱。 這種調整可能有助於解釋宇宙中一些無法解釋的現象;示意圖。(圖擷取自SciTechDaily)

研究人員提出對愛因斯坦廣義相對論的修正,認為存在一種「宇宙故障」(cosmic glitch),使得引力在廣闊的宇宙距離上略微減弱。 這種調整可能有助於解釋宇宙中一些無法解釋的現象;示意圖。(圖擷取自SciTechDaily)

2024/05/05 13:14

〔編譯陳成良/綜合報導〕愛因斯坦的「廣義相對論」(General Relativity)是解釋宇宙中引力作用的基石,但科學家們最近發現,在宇宙尺度上,引力的表現似乎與廣義相對論的預測有所出入,這個現象被稱為「宇宙故障」(Cosmic Glitch)。

過去100年來,物理學家一直依靠愛因斯坦的廣義相對論來解釋宇宙中的引力作用。廣義相對論經過無數次的測試和觀察驗證,它指出引力不僅影響三維物理空間,也影響著第四維:時間。從推論宇宙大爆炸到拍攝黑洞影像,廣義相對論都扮演著不可或缺的角色。

然而,當科學家們試圖在星系團和更大尺度的宇宙尺度上理解引力時,卻發現了一些與廣義相對論預測的明顯矛盾。在數十億光年的距離尺度上,引力似乎變得比預期弱了約 1%,就像引力本身不再完全符合愛因斯坦的理論。

《每日科學》(Science Daily)3日報導,為了解釋這個「宇宙故障」,物理學家和天文學家們努力了20多年,嘗試建立新的數學模型。加拿大滑鐵盧大學(University of Waterloo)和英屬哥倫比亞大學(University of British Columbia)的研究團隊提出了一個新的模型,修改和擴展了愛因斯坦的數學公式,試圖解決宇宙學測量中的一些矛盾,同時又不影響廣義相對論現有的成功應用。

研究團隊負責人、滑鐵盧大學數學物理學畢業生羅賓·溫(Robin Wen)表示:「你可以把它想像成愛因斯坦理論的一個註腳,當你達到宇宙尺度時,就必須遵守一些額外的條款和條件。」

滑鐵盧大學天體物理學教授阿夫沙爾迪(Niayesh Afshordi)則表示:「這個新模型可能是我們開始在時空中解決的宇宙謎題的第一個線索。」

這項研究挑戰了我們對引力的理解,並可能為解決宇宙學中的一些未解之謎提供新的思路。例如,暗能量和暗物質的存在,以及宇宙加速膨脹的原因等,都可能與引力的本質有關。科學家們將繼續進行更深入的研究,以驗證這個新模型,並探索其對宇宙學和基礎物理學的影響。相關研究成果已於 3 月 20 日發表在《宇宙學和粒子物理學期刊》(Journal of Cosmology and Astroparticle Physics)上。

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