艾薩克·牛頓錯了嗎?科學家的一個異常「空間發現」提出了質疑理論

2020-11-27 騰訊網

據一部紀錄片透露,上世紀70年代,一位天體物理學家在星系中發現了一種「異常現象」,此後艾薩克·牛頓的理論受到了密切關注。

牛頓被廣泛認為是有史以來最具影響力的思想家之一,也是科學革命的關鍵人物。他的著作《自然哲學的數學原理》於1687年首次出版,提出了運動的三大定律和萬有引力定律。他的工作為阿爾伯特·愛因斯坦的相對論鋪平了道路,他提出,由於宇宙中的引力曲線,行星離太陽越遠,它轉得越慢。

但是,一位70年代的天體物理學家幾乎對過去300年所教授的一切都提出了質疑,當時遙遠星系中的恆星以恆定的速度運動,為什麼天體物理學家相信宇宙中存在一種神秘的、看不見的物質呢?

因為如果沒有暗物質,宇宙就不會是現在的樣子,就不會有足夠的引力讓恆星和星系以我們觀察到的速度旋轉。這個故事開始於三十年代,但這個問題直到七十年代才被美國人維拉·魯賓真正提出。作為一個有三個孩子的年輕母親,維拉選擇專攻一個領域,在這個領域裡,來自男性同事的競爭不是很激烈。

她沒有觀測黑洞,而是把興趣轉向了仙女座星系的恆星。艾薩克·牛頓爵士告訴我們,在我們的太陽系中,行星離太陽越遠,它轉得就越慢。因此,維拉認為仙女座星系中恆星的速度也會遵循同樣的遞減曲線,但她觀察到的情況並非如此。

不管恆星離星系中心有多遠,它們的速度都保持不變。她能夠看到,當你離星系中心越來越遠時,你會認為恆星的運動速度會越來越慢,因為它們感受到的引力越來越小。但它們不是,它們以同樣的速度越來越遠。

對一個太陽系來說是正確的,但對一個星系來說就不一樣了。牛頓的理論需要修改嗎?還是我們需要提出一種新的非常重的物質,來產生必要的引力,使這些方程成立?

害羞的薇拉不敢反駁偉大的牛頓,所以選擇了第二種解決方案,即一個隱藏的質量,讓恆星以同樣快的速度旋轉,而不會分散在整個宇宙中。這個時候暗物質就應運而生了,暗物質背後的想法是,星系的行為和動力學存在異常。

為了理解它們,我們假設存在一種無形的暗物質,它影響著星系的運動,但是這件事的起因和性質仍然不明,科學家們仍然對暗物質感到困惑,他們認為暗物質約佔宇宙物質的85%。然而,受到一些不符合理論的觀測結果的啟發,一些專家仍然主張對牛頓引力定律進行各種修改。

提出的理論包括修正牛頓動力學、張量-矢量-標量引力或熵引力,這些理論試圖解釋宇宙中所有形式的物質,而不僅僅是大多數「暗」物質。

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