暗物質和暗能量或是流體？證明愛因斯坦100年前預測！

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科學家提出了一個令人驚異的理論——暗物質和暗能量可能是一種擁有“負引力”的物質，排斥周圍的其它所有物質。這意味著可以將暗能量和暗物質統一為單一物質，將它們解釋為在一個負質量海洋上漂浮的正質量物質。這個驚人的新理論能夠證明愛因斯坦100年前的預測。

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億年前宇宙暗物質分佈模擬圖

牛津大學數字研究中心的傑米·法恩斯教授表示：“我們現在認為可以將暗物質和暗能量統一為一種流體，擁有所謂的‘負引力’，排斥周圍的其它所有物質。這會帶來一個令人著迷的結果：暗能量和暗物質能夠統一為單一物質，可以將它們簡單地解釋為在一個負質量海洋上漂浮的正質量物質。”

法恩斯等人的研究可能揭開現代物理學的一個最大謎團。研究指出如果向暗物質和暗能量流體施加一個負質量，它們會加速朝你移動。這個驚人的新理論能夠證明愛因斯坦100年前的一項預測。

藝術概念圖，展示了銀河核球及周圍的暗物質暈輪

目前被普遍接受的宇宙模型LambdaCDM並不能告訴我們暗物質和暗能量的“物理學模樣”。我們之所以知道它們的存在，是因為它們對其它可觀測物質的引力作用。此前，科學家一度排除存在負物質的可能性，因為科學家認為隨著宇宙的膨脹，這種物質的密度會降低，這與我們觀測到的“暗能量不隨時間推移逐漸稀釋”相矛盾。

法恩斯的研究採用了所謂的“創造張量”，允許負質量不斷被創造。當越來越多的負質量湧現，負質量流體在宇宙膨脹過程中不會被稀釋。事實上，這種流體看起來與暗能量是一樣的。

暗能量導致宇宙加速膨脹

法恩斯的理論給出了有關暗物質暈輪行為的第一個正確預測。絕大多數星系以驚人速度旋轉，足以將自己撕裂。這意味著一定存在看不見的暗物質暈輪，將它們“粘合”在一起。新研究中，法恩斯等人對負質量的特性進行電腦模擬，所預測的暗物質暈輪形成機制與現代射電望遠鏡的觀測結果相符。

100年前，愛因斯坦在他的方程式中發現一個被稱為“宇宙常數”的引數，提供了“暗宇宙”的第一個線索。我們現在知道這個引數就是暗能量的同義詞。愛因斯坦曾將宇宙常數視為他的“最大錯誤”，但現代天體物理學的觀測證明這是一個真實存在的現象。

星系團大碰撞。子彈形氣團（右）來自其中一個星系團，穿過另一個較大星系團的炙熱氣體，藍色區域為暗物質

在1918年的筆記中，愛因斯坦闡述了宇宙常數。他這樣寫道：需要對理論進行修正，讓“真空”扮演吸引星際空間負質量的角色。換句話說，愛因斯坦預言了一個充滿負質量的宇宙。法恩斯表示：“此前，科學家試圖將暗能量和暗物質結合在一起，修改愛因斯坦的廣義相對論。但事實證明，這種方式面臨不可思議的挑戰。我們的新方式借鑑了與愛因斯坦理論相容的兩種老想法——負質量和物質創造——並將它們結合在一起。”

平方公里陣列

法恩斯的理論將接受先進射電望遠鏡——平方公里陣列的檢驗。平方公里陣列是一個國際合作專案，旨在建造世界上最大的望遠鏡陣列。牛津大學是該專案的合作者。法恩斯表示：“仍有許多理論問題和電腦模擬問題需要解決。LambdaCDM有著近30年的領先優勢，我希望確定擴充套件版LambdaCDM是否與其它宇宙學觀測證據相符。如果符合，意味著我們可能找到了解決方案，解釋95%的宇宙缺失物質。”

博科園-科學科普｜文：Daily Galaxy/漫步宇宙/qqtaikong

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