科学家在爱因斯坦的相对论中发现了一个惊人的小毛病

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Darren Orf

Thu, May 9, 2024, 8:00 PM GMT+8·

爱因斯坦相对论中的一个小毛病。VICTOR de SCHWANBERG/SCIENCE PHOTO LIBRARY - Getty Images

·                                 一个多世纪以来，阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）的广义相对论已经为理解宇宙的引力机制提供了一个令人惊讶的准确框架。

·                                 然而，当观测接近“超地平线”数据时星系旅行如此快它们接近光速，不一致性已经表明它们理论可能需要某种宇宙学的扩展。

·                                 一篇新论文提示在爱因斯坦的理论中有一个“宇宙小毛病”，一旦被解决帮助解决发生在大的、跨越宇宙尺度上的一些引力摇晃。

    当到宇宙尺度时地球只是超大质量黑洞、超密中子星和爆炸性超新星以及其他我们只能理论化的天体现象的浩瀚海洋中的一个斑点。尽管这个宇宙无重大意义性，但生活在我们特定的太阳系第三颗行星上的一种智慧生命形式惊人的发现了宇宙的许多广大秘密。

    被整齐的包在他的广义相对论中，阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）和他的改变世界的理论已经准确地预测了自发表以来我们已经在本世纪中瞥见的许多宇宙学现象，包括最最近的2019年的M87图像，一个与爱因斯坦的预测密切相似的超大质量黑洞。

    然而，这个理论不是完美的，爱因斯坦理论背后的物理学开始来崩溃的一个领域是当科学接近“超地平线”或自宇宙开始以来光传播的最大距离的地方。与爱因斯坦的想法不一致已经导致一些人来相信在该理论中有一个“宇宙小毛病”，现在滑铁卢大学和不列颠哥伦比亚大学的科学家已经制定了爱因斯坦公式的一个“扩展”来解释这些宇宙尺寸的不一致。这些已经持续了至少 20 年的努力结果于 3 月发表在宇宙学和天体粒子物理学期刊（Journal of Cosmology and Astroparticle Physics）上。

    滑铁卢大学毕业生、该研究的主要作者罗宾·雷恩（Robin Wren）在一份新闻声明中说，“当我们试图在一个宇宙尺度上来理解引力时在星系团及其他尺度上我们遇到与广义相对论的预测明显的不一致，几乎宛如引力本身停止完美匹配爱因斯坦的理论一样......当处理数十亿光年的距离时引力变得更弱约百分之一”。

    许多人已经试图挑战爱因斯坦的广义相对论这个天体物理学巨人，该理论已经经过了一个多世纪的严格审查和科学探索，大体上毫发无损的浮现了而且没有一个很好的展开。相反，研究人员将他们的工作指为爱因斯坦原始工作的一个“脚注”，这意味着该理论仍然是我们理解宇宙的最佳选择，但当处理接近光速的遥远星系时它需要稍微调整。

    当研究人员观察了宇宙微波背景（CMB）大爆炸后不久发射的原始辐射观测的现代数据时结果出现有利于当在大宇宙尺度上处理引力常数时理论的一个百分之一小毛病。此外，包括这个“宇宙小毛病”还带来了其他一些观测益处。

    滑铁卢大学的该研究的合著者尼阿叶氏阿夫邵第最近在YouTube上发布的一次采访中说，“这不仅是我们在宇宙微波背景观测中发现的，它还使大多数紧张远更温和，特别是，宇宙的膨胀速度变得与局部测量（哈勃紧张）和结构形成观测到的更可比较的，基本上我们在宇宙中有多少结构[S8紧张]，它变得更加与宇宙微波背景和我们有的其他星系观测一致”。

    研究人员说，未来的宇宙微波背景的观测将帮助阐明是否这个小毛病可以帮助解释宇宙的一些未解之谜。但如果爱因斯坦或甚至17 世纪艾萨克·牛顿（Isaac Newton）的发现即先前引力框架（在被广义相对论取代之前）背后的思维是任何表明的话，这些宇宙学答案只滋生更多新的和令人兴奋的问题。

    而生活在一个浩瀚宇宙中这个孤独斑点上的开明居民可能将需要想出新的脚注、扩展、甚至可能是新的理论来解释我们周围的宏大秘密。