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来源:科学剃刀

一篇在2025年10月1日发表于《星系》期刊上的新研究,可能会动摇现代宇宙学的根基。加拿大渥太华大学的物理学兼职教授拉金德拉·古普塔提出,我们一直以来深信不疑的暗物质和暗能量,可能根本就不是某种真实存在的物质或能量,而是一种宇宙级的错觉。

图释:太空中的银河系风景。图片来源:pexels.com
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图释:太空中的银河系风景。图片来源:pexels.com

这个想法听起来有点颠覆。毕竟,天文学家们几十年来都认为,宇宙中我们能看到、能摸到的普通物质,比如恒星、行星和我们自己,加起来只占了不到5%。剩下的95%都是由神秘的暗物质暗能量构成的。可以说,我们对宇宙的理解,就是建立在这个“看不见”的庞大基础上。

那么,我们当初为什么要假设有暗物质和暗能量呢?这得从两个宇宙级的谜题说起。第一个谜题在星系内部。天文学家发现,星系外围的恒星转得太快了,快到仅凭星系中所有可见物质的引力,根本拉不住它们。按理说,这些恒星早就该像失控的链球一样被甩飞出去。为了解释这个现象,科学家们假设星系被一个巨大的、看不见的物质光环包裹着,它提供了额外的引力。这就是“暗物质”。

第二个谜题关乎整个宇宙的命运。我们知道宇宙在膨胀,但引力应该会让这种膨胀慢慢减速才对。可观测结果恰恰相反,宇宙的膨胀不仅没有减速,反而在加速。就好像有个神秘的力量在背后猛推,把所有星系都推得越来越远。科学家们把这个神秘的推手称为“暗能量”。

几十年来,物理学家们投入了数十亿美元,在地下深处建造了极其精密的探测器,希望能捕捉到一个暗物质粒子,但至今一无所获。暗能量则更加神秘,我们只知道它存在,但对其本质一无所知。

古普塔教授的新理论,为这两个谜题提供了一个统一且完全不同的解释。他的研究核心观点是:决定自然界基本力强度的那些“物理常数”,比如引力常数,可能并不是永恒不变的。它们会随着宇宙的演化而缓慢地发生变化。

根据古普塔的“协变耦合常数”(CCC+TL)模型,随着宇宙不断膨胀和老化,这些基本力的强度在整体上会逐渐减弱。在宇宙的宏观尺度上,这种引力的普遍减弱,其效果看起来就像是有一股排斥力在推动宇宙加速膨胀。这样一来,“暗能量”就不再是必需品了,它只是引力变弱后产生的一种表象。

而在星系这样的小尺度上,情况又有所不同。宇宙并非均匀的,而是“块状”的,充满了星系、星系团和巨大的空洞。古普塔的模型认为,在星系内部,引力的强度也不是处处相等。在物质密集的星系中心和物质稀疏的星系外围,引力的作用方式会略有差异。正是这种差异,产生了额外的引力效应,恰好能拉住那些高速旋转的外部恒星。于是,“暗物质”光环这个假设也变得多余了。

这个新理论最吸引人的地方在于,它用同一个基本思想,同一套方程,同时解释了宇宙学和天体物理学两个尺度上的难题。而目前的标准模型,需要用暗物质和暗能量这两个完全不同的“补丁”来分别解决问题。在追求简洁与和谐的物理学家看来,这无疑是一种巨大的诱惑。

如果这个理论是正确的,它将带来一系列深远的影响。首先,它彻底改变了我们对宇宙年龄的看法。古普塔的模型显示,宇宙的年龄可能接近270亿年,几乎是目前公认的138亿年的两倍。这恰好可以解决一个让天文学家头疼的新问题:詹姆斯·韦伯空间望远镜在早期宇宙中发现了许多异常巨大和成熟的星系,按照138亿年的宇宙历史,它们根本没有足够的时间长成那个样子。但如果宇宙的时间线被拉长一倍,这些“早熟”星系的形成就变得合情合理了。

其次,这也意味着全球科学家们花费巨资进行的暗物质粒子探测实验,可能从一开始就走错了方向。我们苦苦寻找的,或许是一种根本不存在的粒子。

当然,这还只是一个理论,它需要经过更多观测数据的检验和物理学界的严格审视。但它提供了一个全新的视角,正如古普塔教授所说:“有时候,最简单的解释就是最好的。也许宇宙最大的秘密,只是自然规律本身在演化过程中跟我们开的一个玩笑。”

参考文献:

Rajendra P. Gupta, Testing CCC+TL Cosmology with Galaxy Rotation Curves, Galaxies (2025). DOI: 10.3390/galaxies13050108

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