爱因斯坦的理论,难道真的有漏洞?最近,有人在宇宙中找到了不符合广义相对论的现象,而且找到这个“漏洞”的,竟然只是一名大学毕业生。

打开网易新闻 查看精彩图片

自从广义相对论被提出的109年来,爱因斯坦的理论一次又一次地被证实。就在前不久,咱们还说一个黑洞周围的“暴跌区域”再次证明了爱因斯坦的预言。没想到刚过了几天的时间,就有新的研究挑战了相对论的权威性。

广义相对论的提出,直接推翻了牛顿的万有引力定律。它告诉我们,引力其实是时空扭曲导致的一种现象,牛顿力学只适用于日常生活中的普通环境,在巨大的引力下就会失效。但最近发表于《宇宙学与天体粒子物理学杂志》上的一篇论文指出:在宇宙中,他们发现了不符合广义相对论的现象。

打开网易新闻 查看精彩图片

他们还给这个现象起了个名字——宇宙故障。这个词原名叫cosmic glitch,你要是用机器翻译,确实给你显示“宇宙故障”四个字。但这种翻译不太合理,毕竟宇宙又没出什么问题,怎么能叫故障呢?我认为,这个词翻译成“宇宙学偏差”更准确一些。

这个“偏差”,是怎么来的呢?原来,是研究人员对宇宙微波背景辐射进行分析的时候,发现了数据上的误差。

打开网易新闻 查看精彩图片

所谓的宇宙微波背景辐射,指的是宇宙大爆炸的38万年后,随着物质逐渐冷却,从而使得光可以自由传播,随之留在宇宙中的痕迹。如今,宇宙微波背景辐射已经遍布宇宙的各个角落,就像《三体》里汪淼可以看到的那样。它就像是那个时代留下的化石一样,只要对它进行观测,天文学家就可以破解许多关于宇宙起源的谜题。

打开网易新闻 查看精彩图片

他们基于广义相对论等已知理论建立了一个模型,然后把模型中得出的数据结果和实际观测相对比。于是问题就出现了,两份数据竟然不一样!在遥远的宇宙尺度下,他们必须引入一个1%的修正,才能让两个数据达成一致。

1%的偏差看起来不起眼,其实已经足以撬动广义相对论的权威性。难道,爱因斯坦的广义相对论,真的要“翻车”了?

实际上,我们现在对宇宙的研究,仍然存在着许多巨大的谜题尚未解决,就比如宇宙的膨胀。根据天文学家对银河系附近区域的观测结果,这里的膨胀速度比宇宙深处要快得多。但根据目前的标准物理学模型,宇宙的膨胀率在任何地方都应该是相同的。

打开网易新闻 查看精彩图片

就像这一次的研究一样,关于宇宙的膨胀速度,天文学家用不同的方法测量出来的宇宙膨胀状态,也是不一样的,这就是著名的“哈勃冲突”。

不过,这就是本次研究的“意外收获”,如果按照研究人员对广义相对论的修正方案,那么大尺度上弱 1%的引力可以使宇宙膨胀率更接近本地观测的测量值,从而降低哈勃冲突。

打开网易新闻 查看精彩图片

来自加拿大滑铁卢大学的毕业生Robin Wen参与了本次研究并指出:这对他们来说是一个好消息,因为它暗示着他们的理论很可能是正确的。

接下来,Wen和他的团队将会从暗能量的角度,开展下一步的研究工作。

暗能量是一种目前还停留在理论中的宇宙机制,它是导致宇宙膨胀的根本原因,因为它能够产生斥力。世界上有许多设备对暗能量进行着研究,比如美国的暗能量光谱仪。就在上个月,暗能量光谱仪项目刚刚发布了迄今为止最大规模对宇宙3D模型,包含了整整600万个星系,帮助天文学家理解暗能量的机制。

打开网易新闻 查看精彩图片

但是,研究人员注意到,暗能量光谱仪似乎也观测到了和他们类似的现象,那就是暗能量在更大的宇宙尺度下,也和以往的理论不一样,存在着“偏差”。所以,他们希望通过“宇宙偏差”和“暗能量偏差”都深入研究,寻找这两种偏差之间是否隐藏着某种关联。

一边是引力,一边是斥力,它们之间的关联一旦被破解,最终能够解答的,或许就是宇宙的“终极谜题”了。

打开网易新闻 查看精彩图片

当然,研究人员也不是说直接否认了广义相对论,毕竟这个理论在一百多年的时间里一次又一次地证明了其可靠性,不能因为一次观测就一棍子打死。

而且研究人员也坦诚:仅仅他们的观测数据还不足以推翻相对论,研究报告中提到的“宇宙学偏差”没准还可能是统计错误导致的。不论是哪种情况,都需要天文学家们未来对宇宙的进一步观测。或许再过10年,答案就会浮出水面了。

打开网易新闻 查看精彩图片

其实就像广义相对论提出后,牛顿力学在我们的生活中仍然可以完美应用一样,研究人员认为,至少在小的宇宙尺度下,广义相对论的准确性仍然是毋庸置疑的。他们想要了解的是,是否在大尺度的宇宙范围内,这个理论就会失效。如果得到证实,并且找到产生误差的机制,没准宇宙中许多终极谜题的答案也会随之浮出水面。

尽管广义相对论如此正确,爱因斯坦的预言一次又一次被证实,但科学“真理”被推翻也不是一次两次了。而且在此之前,就有人对广义相对论有质疑了。

打开网易新闻 查看精彩图片

加拿大毕索大学物理学教授兼临时科学院长Valerio Faraoni在接受采访的时候也提到:广义相对论还没有在遥远的宇宙中得到验证,所以存在偏差也是很有可能的。目前宇宙模型和实际观测之间存在着许多“冲突”,想要打破冲突,就要跳出思维定式,天马行空,或许某一个灵感或者意外的发现,就能够“点石成金”。

打开网易新闻 查看精彩图片

合理的质疑,对于科学的进步是一件好事。也许在未来的某一天,广义相对论真的会被推翻。到那个时候,我们也不必遗憾,因为我们已经掌握了更加准确的科学真相。