https://mp.weixin.qq.com/s/-UhyDxkPlVOA0ZlWS8TECw万象经验 2022-07-12 11:14 发表于福建
以下文章来源于物理研究更新 ，作者Indranil Banik
本文参考文献：DOI: 10.3390/sym14071331
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利用牛顿的物理定律，我们可以相当精确地模拟太阳系中行星的运动。然而，在20世纪70年代早期，科学家们发现这并不适用于盘状星系，它们外缘的恒星的移动速度比牛顿理论预测的要快得多。
最终，物理学家提出，一种被称为“暗物质”的不可见物质提供了额外的引力，导致恒星加速。然而，在最近的一篇综述中，科学家提出一种称为修改牛顿动力学(Mond)的引力理论可以更好地解释大范围的观测结果。1982年，以色列物理学家Mordehai Milgrom首次提出了这个概念，它不需要不可见的暗物质。
Mond的基本假设是，当引力变得非常弱时，就像它在星系边缘那样，它的行为就开始与牛顿物理不同。通过这种方式，就有可能解释为什么150多个星系外围的恒星、行星和气体的旋转速度比预期的要快。然而，Mond不仅仅解释了这种旋转曲线，在很多情况下，它还预测了它们。
科学家们认为，这种预测能力使Mond比标准宇宙学模型更优越。这是因为，根据标准宇宙学模型，星系中暗物质的数量高度不确定。因为暗物质数量取决于星系形成的细节，而我们并不总是知道这些细节，这使得我们无法预测星系旋转的速度。但Mond可以做出星系旋转速度的预测，到目前为止，这些预测已经得到了证实。
想象一下，我们知道一个星系中可见质量的分布，但还不知道它的旋转速度。在标准的宇宙学模型中，外围的旋转速度将在100km/s-300km/s之间。Mond做出了更明确的预测，即旋转速度必须在180-190km/s 范围内。如果后来的观测结果显示其旋转速度为188km/s，那么这与两种理论都是一致的，但显然，Mond是首选。
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暗物质的问题
标准宇宙学模型最引人注目的失败之一与“星系棒”有关，它是由恒星组成的棒状明亮区域，螺旋星系的中心区域经常有这种物质。星系棒的旋转速度会随着时间而变化，如果星系被嵌在巨大的暗物质晕中，星系棒的旋转速度就会变慢很多。然而，大多数观测到的星系棒旋转速度都是极快的，这以极高的可信度证伪了标准宇宙学模型。
另一个问题是，认为星系存在暗物质晕的原始模型犯了一个大错误：他们假设暗物质粒子为其周围的物质提供引力，但不受正常物质的引力影响。这简化了计算，但并不能反映现实。当在随后的模拟中考虑到这一点时，很明显，星系周围的暗物质晕并不能可靠地解释它们的性质。
新论文还列举了很多标准宇宙模型中的失败，而Mond通常能够很自然地解释观测这些结果。Mond对比标准宇宙学模型有巨大的领先优势，这使他们得出结论：Mond受到现有观测的强烈支持。虽然他们不认为蒙德是完美的，但仍然认为它对整体情况的理解是正确的——星系确实不存在暗物质。
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