一项研究出现与牛顿和爱因斯坦的引力理论惊人的矛盾

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Darren Orf

Sun, August 31, 2025 at 9:18 PM GMT+9·

围绕双星的诡异引力藐视爱因斯坦。MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY - Getty Images

这里是当你读这个故事时你会学到的：

爱因斯坦的广义相对论，一个对牛顿万有引力定律的极其重要的更新，目前是我们的宇宙如何滴答的最佳近似。

但在爱因斯坦的理论中有一些漏洞，包括一些围绕低加速度“宽双星”恒星的引力诡异性。

一项研究声称这些慢移动的天体的行为不能被一种依赖于暗物质的牛顿-爱因斯坦理论解释，但可被用一个被称为修正的牛顿动力学或MOND的想法解释。

1687年，英国物理学家艾萨克·牛顿发表了他的著名的万有引力定律。这个“所有物体以与它们的质量成正比”吸引的理论是一个革命性想法，对理解宇宙的方式变成了一个巨大助力。但甚至牛顿的有影响力的工作有它的限制——特别是它不能解释诸如黑洞、引力波引力现象。

值得庆幸的是，阿尔伯特·爱因斯坦在20世纪初来了用他的广义相对论来帮助修补起一点。

但太空是一个大地方，甚至爱因斯坦有时遇见它们的限制。其中最著名的是一个黑洞中心或奇点——在那里爱因斯坦的著名理论出现彻底的崩溃。现在来自韩国世宗大学科学家的一个最新研究提出，另一个对牛顿和爱因斯坦的引力概念的限制能被发现在长周期、宽间距双星简俗为“宽双星”的轨道运动中。该研究成果已发表于本月出版的《天体物理学杂志The Astrophysical Journal》。.

在分析被欧洲航天局盖亚空间天文台捕捉到的650光年内26500个宽双星系统后，合著者崔奎贤发现了某些东西奇怪的——当这些天体取得了约每秒平方0.1纳米的极端低轨道加速度时，观测到的加速度比牛顿-爱因斯坦模型会预测的更高近30%至40%。然而，如果这些加速度超过每秒平方10纳米，它们就像牛顿-爱因斯坦理论预测的那样跟随。在这些超低加速度上某些诡异的事情正在发生。

在标准的引力模型中，这是暗物质的概念至关重要的地方。因为科学家不知道任何关于这种假设的假定的构成宇宙的大多数物质与能量形式的东西，暗物质正在影响这种奇特的引力相互作用是可能的。然而，崔争论修正牛顿动力学（MOND）——被色列科学家莫迪海·米尔格罗姆于1983年首次提出——能够解释（包括其他星系异常）这些低加速度偏差。

最令人惊讶的元素是一个受修正牛顿动力学影响的引力理论——同样由米尔格罗姆共同撰写——解释这种意外的1.4倍加速度提升。该理论叫二次拉格朗日量或AQUAL，崔说他的工作“代表在弱加速度下标准引力崩溃的一个直接证明 “。

崔在论文中说，“这种系统偏差与二次拉格朗日量理论预测在银河系外部场下圆形轨道运动中动力加速度的增强因子一致”。

类似于牛顿-爱因斯坦理论依赖越发难以捉摸的暗物质粒子，修正牛顿动力学理论包含它自己的局限性和挑战。崔的研究出现是一个在修正牛顿动力学前专栏中的大+1，但该理论仍然只是一个理论。在它颠覆我们的现代引力和我们居住的宇宙的理解之前将需要远更多的观测支持。