统治学术界的暗物质,存在吗?新兴理论正向它发起挑战!

作者:小菜 更新时间:2024-07-01 点击数:
简介:暗物质——我们的观测表明,是时候抛弃它,而应支持另一个新兴引力理论了。

标准宇宙学模型如此受欢迎,可能是因为:我们的计算出现了错误或我们对其失败的了解有限 图注:含有旋臂的螺旋星系UGC12158(图源 Wikimedia , CC BY-SA) 这篇文章最早发表在《谈话》上,出版社将这篇文章投稿给了空间网站。

尹卓尼·班尼柯,是圣安德鲁斯大学地博士后研究员。

【菜科解读】

暗物质——我们的观测表明,是时候抛弃它,而应支持另一个新兴引力理论了。

标准宇宙学模型如此受欢迎,可能是因为:我们的计算出现了错误或我们对其失败的了解有限

统治学术界的暗物质,真的存在吗?新兴理论正向它发起挑战!

图注:含有旋臂的螺旋星系UGC12158(图源 Wikimedia , CC BY-SA)

这篇文章最早发表在《谈话》上,出版社将这篇文章投稿给了空间网站。

尹卓尼·班尼柯,是圣安德鲁斯大学地博士后研究员。

统治学术界的暗物质,真的存在吗?新兴理论正向它发起挑战!

根据牛顿的力学定律,我们可以精确地模拟出太阳系内的行星运动。

但是在19世纪70年代初期,科学家发现我们不能很好地拟合出整个星系的运动——在星系的边缘地带,星系中心天体的引力影响极其微弱,星体却运动得很快,远超过牛顿定理所估计的速度。

这让科学家提出了暗物质的概念。

这是一种隐形的物质,提供了额外的重力导致附近的天体加速运动。

这是当前极为流行的理论。

统治学术界的暗物质,真的存在吗?新兴理论正向它发起挑战!

在最近的观察中,我和我的同事发现,在最近几次大规模的观测中,这些现象可能用以色列物理学家摩登海·米尔格在1982年提出的米尔格罗米动力学(MOND)来解释更好——这就避免了使用看不见的物质。

MOND的主要假设是当引力减弱,比如像星系边缘一样,力的作用开始不遵循牛顿定律。

这有可能解释为什么恒星,行星,以及超过150个星系的边缘气体,会比预测值快。

但MOND也不止适用于旋转的体系,在很多方面,它都给出了预测。

统治学术界的暗物质,真的存在吗?新兴理论正向它发起挑战!

已经有科学家认为这些预测的力量让MOND比标准宇宙模型所提出的暗物质比可见物质多的理论更优。

这是因为,根据暗物质理论,星系是高度不确定的,有不定量的暗物质,取决于星系形成的细节,这是我们无法求证的。

那我们就无法预测星系的旋转。

但是MOND的预测却会是确定的。

假设我们已知星系中可见物质在星系中的分布,但不知它的旋转速度。

在标准宇宙模型中,我们只能大概推测出旋转速度为100~300km/h,而MOND却可以推测出速度为180~190km/h。

统治学术界的暗物质,真的存在吗?新兴理论正向它发起挑战!

图注:星系群Abell520以及猜测的标蓝的暗物质(图源:NASA)

如果在后续的观测中我们发现边缘旋转速度为188km/h,那么两种模拟都是对的,但显然,MOND更胜一筹。

这是当代的奥卡姆剃刀理论——简单的理论比复杂的理论更优。

在这种情况下,我们需要用越少越好的自由参数去解释观测值。

自由参数是一些让理论模型运行的必要的常数。

但是理论本身不会确定这些自由参数,理论没有理由去规定这些常数,我们只能通过观测计算得到它们的值。

引力常数G,标准宇宙模型就是典型例子。

统治学术界的暗物质,真的存在吗?新兴理论正向它发起挑战!

我们介绍了关于理论的灵活性的概念来理解奥卡姆剃刀理论:自由参数越多,取值范围越广,理论就越复杂。

在我们看来,我们用奥卡姆剃刀理论来检验MOND和标准宇宙模型在天文观测上应用,例如星系旋转,星系群的运动。

每一次我们有一个理论上灵活性的分数在-2到+2之间。

-2分意味着这个模型在没有偷看数据的情况下做出了准确的预测。

+2意味着缺少了某些东西——理论家可通过此来拟合任何一个可信的测量值(因为它有太多变量了)。

同时,我们还测评拟合的质量——+2为佳,-2为差。

然后我们用拟合质量分数减去理论灵活性分数,因为符合真实数据是好事,但能符合所有数据是坏事。

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统治学术界的暗物质,真的存在吗?新兴理论正向它发起挑战!

一个好的模型能做出准确的预测,理想状况下能拿4分.一个坏的模型最低是-4分,这种情况下几乎没有办法去拟合。

我们发现,在32个测试模型中,平均分是-0.25,但MOND分数为1.69。

平均下来,普通模型比MOND和标准宇宙模型分别低了2分和1分。

统治学术界的暗物质,真的存在吗?新兴理论正向它发起挑战!

图注:根据数据与理论的匹配程度(从下到上改进)以及拟合的灵活性(从左到右上升),将标准宇宙学模型与观测结果进行比较。

空心圆不包括在我们的评估中,因为该数据用于设置自由参数。

转载自我们审查的表3。

(图源:Arxiv)

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图注:类似于图1,但对于MOND,假设粒子仅通过重力相互作用,称为无菌中微子。

注意没有明显的伪造。

转载自我们审查的表4。

(图片Arxiv)

显然,MOND并没有大问题,至少它大概能符合观测数据。

(注意到,图二最后两排显示伪造数据是空白)

暗物质的问题

暗物质带来了一个很严重的关于星系棒(也就是旋臂)的问题。

星系棒是由恒星组成条状亮区。

螺旋形星系的星系棒通常位于其中心区域。

随着时间推移,星系棒会旋转。

如果星系是镶嵌在一堆暗物质中的,那么星系棒的旋转会偏慢。

但是,大多数,如果不是全部,星系棒旋转偏快。

这极大地威胁了标准宇宙模型的准确性。

另一个问题是,最初提出星系有暗物质晕的模型犯了一个大错误——他们认为暗物质粒子为其周围的物质提供了引力,但不受正常物质引力的影响。

这简化了计算,但并不能反映实际情况。

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。

统治学术界的暗物质,真的存在吗?新兴理论正向它发起挑战!

我们在综述中调查的标准宇宙学模型还有许多其他失败之处,MOND通常能够自然地解释观测结果。

然而,标准宇宙学模型如此受欢迎,可能是因为:我们的计算出现了错误或我们对其失败的了解有限,其中一些失误是最近才发现的。

这也可能是由于人们不愿意修正引力理论,毕竟引力理论在其他很多物理学领域取得了巨大成功。

在我们的研究中,MOND相对于标准宇宙学模型的巨大领先优势使我们得出结论,MOND受到现有观测的强烈支持。

虽然我们并不认为MOND是完美的,但我们仍然认为它是正确的——星系确实没有暗物质。

这篇文章是从《谈话》再版的。

上古时期黄帝的统治范围有多大?都城不在涿鹿!

建国版图有多大?黄帝的足迹到过哪些地方?关于轩辕黄帝的建国版图,在先秦著作中,主要见于《竹书纪年》和《庄子》。

《竹书纪年》说:“贡傍,元年帝即位,居有熊。

”有熊是黄帝的根据地和大本营。

围绕有熊,黄帝登具茨山、崆峒山(在今河南西南),到过襄城、洞庭湖、阪泉(扶沟,一说在河北涿鹿县)、涿鹿、赤水、昆仑山等地。

它是以河南新郑为中心,北到河北,西至昆仑,南到两湖。

南北相去约1500公里。

到了,《》记述黄帝活动范围,东至于海,西至崆峒(即甘肃陇右),南达长江,北至釜山。

南北东西皆约1500公里。

但是把都城改在河北涿鹿了。

都城不可能是在涿鹿,说黄帝战时曾以此为临时城邑则可,说都城则非。

这已为后世历代史学家所纠正,复改在有熊。

轩辕黄帝在新郑建都前后都到过哪里,史书多有记载:有说在陕西的,据《史记·封禅书》说黄帝到过华山。

《陕西通志》说:“黄帝都陈仓”(一说在河南淮阳)。

至于黄帝陵,《史记》说:“黄帝崩,葬桥山。

”桥山只是个衣冠冢。

有说在河北的,据新编《涿鹿县志》,有涿鹿城、黄帝泉、八卦村、土塔、定车台和阪泉。

《史记》说黄帝曾于釜山会诸侯。

有说在山东的,新编《曲阜县志》,提到黄帝生寿丘,建有景灵宫,这是个纪念祠堂。

其它史书记载,黄帝曾登泰山,去东莱、青丘,到达海边。

《》提到黄帝生于甘肃天水的轩辕谷(台),《》说黄帝曾居于青藏高原的昆仑山一带。

以上两说似不可能。

有说在河南的,在新郑及周边地区,有有熊(《竹书纪年》)、轩辕丘(《史记》,明、清《一统志》)、轩辕故里(《日记》)、黄帝故都(《通典》)、具茨山()、黄帝拜童子处(《汉书》)、黄帝饮马泉(《古今图书集成》)、黄帝避暑洞(《通志》)、黄帝御花园(《河南通志》)、黄帝游西泰山(《·十过》)、黄访广成子处(《幽胜寺碑刻》)、讲武山(《密县志》)、大鸿山(《古今图书集成》)、摩旗山(《密县志》)、力牧台(《河南通志》)、台处(《新郑县志》)、云岩宫(《河南通志》)、黄帝访大隗真人处(《亲郑县志》)、峚山(《说嵩》)、七迷店(《襄城县志》)、黄帝游河洛(《尚书·中侯》)、首山(《论衡·道虚篇》)、嵩山(《水经注》)、太室山(《史记》)、王屋山(《抱朴子》)、荆山(《通鉴》)、铸鼎山(《史记》)、黄帝陵(《阌乡县志》)。

在河南还有许多纪念性遗址,不再记述。

从上述黄帝活动地点可以看出几个明显特点:一是河南的黄帝活动地点属密集区,其他地方则零星散见。

二是在河南的活动遗址中,是以有熊(今新郑市)为中心,向外辐射的。

新郑的活动遗址,从黄帝的出生、成长到建都等,反映了黄帝的一生。

其三是新郑一带的许多山脉和地名都是以黄帝和他的大臣的名字命名的,如轩辕丘、轩辕山、风后岭、大隗山、大鸿山、力牧台等,与陕西黄帝陵相比,黄陵县充其量不过是个衣冠冢,涿鹿只是黄帝战蚩尤的一个战场。

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世界上硬度最高的物质最硬的物质不是钻石是金刚石!

什么东西硬度最高?许多人会脱口而出“钻石”。

但实际上,有的种材料的坚固程度超过钻石,下面和怪柴网小编一起来看看“世界上硬度最高的物质是什么?最硬的物质不是钻石是金刚石!” 金刚石又称“金刚钻”,是碳单质的一种存在形式,它与石墨和C60是三胞胎兄弟,我们将这个称之为同素异形体,它们的化学性质都相同,尽管是嫡亲兄弟但也有细微的差别,那就是它们的结构不一样,这就导致它们的物理性质也就不一样。

化学性质上,碳单质在常温下并不活泼,只有在高温下可以发生反应,与氧气反应便体现出可燃性,与金属氧化物反应便体现出还原性,若想让金刚石燃烧起来,那么必须是在纯氧的环境下进行,且温度持续保持在720℃到800℃左右。

物理性质上,金刚石的颜色也有很多种,其中以无色最为常见,在我们的日常日常生活中的一些金刚石会呈现出一种淡黄色,这是因为其中含有了一些杂质,它的外观是一个正八面体晶体,体内的碳原子都是整齐交错的排列成了立体的结构,与其他四个碳原子直接组成无限的三维骨架,这就是金刚石为什么如此坚硬的原因,所以在日常生活中我们常用金刚石用来切割玻璃,也可以进行艺术加工成钻石。

那么金刚石一定就是钻石吗?答案并不是 前者是纯天然的,而后者是在前者的基础上进行打磨加工的,真正的金刚石的外观并没有钻石一样美丽,也就是说钻石就像是披上了一层艺术头纱的金刚石。

在1905年1月25日,南非(阿扎尼尔)的普列米尔矿山,名叫威尔士的经理人员,偶然发现了矿山地上半露出一块闪闪发光的东西,他用小刀将其挖出来,发现是一块巨大的宝石金刚石,这就是世界上最大的金刚石——库里南,它621.6克,体积相当于一个成年男子的拳头,外观纯净透明,带有淡蓝色色调,是最佳品级的宝石金刚石。

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