北京時間7月9日消息 利用超級計算機對星系進行模擬表明，愛因斯坦的廣義相對論可能不是解釋引力如何發(fā)揮作用或星系如何形成的唯一方法。
英國杜倫大學的物理學家，利用另外一種引力模型f（R）——即所謂的變色龍理論，對宇宙進行了模擬。
由模擬生成的圖像顯示，即使采用不同的引力定律，像我們的銀河系這樣的星系仍然可以在宇宙中形成。
研究結(jié)果表明了在解釋宇宙中結(jié)構(gòu)形成方面，變色龍理論作為廣義相對論之外另一種理論的可行性——之所以稱之為變色龍理論，是因為它的行為根據(jù)環(huán)境而改變。
這項研究還有助于我們進一步了解暗能量——暗能量加速了宇宙的膨脹速度。
這項研究成果發(fā)表在《自然-天文學》（Nature Astronomy）上。
廣義相對論是由阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）在20世紀初提出來的，用于解釋太空中大型天體的引力效應，例如解釋水星在太陽系中運行的軌道。它是現(xiàn)代宇宙學的基礎，但也在日常生活中發(fā)揮著巨大作用，例如智能手機中常見的GPS定位功能。
科學家們從理論計算中已經(jīng)知道，在解釋太陽系的形成、運動方面，變色龍理論可以再現(xiàn)廣義相對論的成功。
杜倫大學團隊現(xiàn)在已經(jīng)證明，這一理論可以解釋銀河系等星系形成，而且在宇宙學尺度上不同于廣義相對論。
這項研究的共同一作、杜倫大學計算宇宙學研究所的克里斯蒂安·阿諾德（Christian Arnold）博士表示：“變色龍理論允許修改引力定律，因此我們可以檢測引力變化對星系形成的影響。我們通過模擬首次證明，即使改變了引力，帶有旋臂的盤狀星系仍然可以形成。我們的研究絕不意味著廣義相對論是錯誤的，但確實表明它并非是解釋引力在宇宙演化中作用的唯一理論?！?/p>
研究人員研究了變色龍理論中引力與位于星系中心的超大質(zhì)量黑洞之間的相互作用。黑洞在星系形成過程中起著關(guān)鍵作用，因為它們在吞咽周圍物質(zhì)時噴射的熱量和物質(zhì)會燒掉形成恒星所需的氣體，從而實際上阻止恒星的形成。黑洞噴射的熱量因引力的改變而改變，對星系的形成產(chǎn)生影響。
然而，新的模擬顯示，即使考慮到根據(jù)變色龍理論發(fā)生的引力變化，星系仍然能夠形成。
廣義相對論還可以用來解釋宇宙的加速膨脹?？茖W家認為宇宙加速膨脹的動力來自暗能量，而杜倫大學的研究人員表示，他們的研究結(jié)果，可能只是向著解釋暗能量特性邁出的一小步。
這項研究的共同一作、杜倫大學計算宇宙學研究所的李寶久（Baojiu Li，音譯）教授說：“在廣義相對論中，科學家通過引入一種叫做暗能量的神秘物質(zhì)來解釋宇宙的加速膨脹——最簡單的形式可能是宇宙學常數(shù)。然而，考慮到目前我們對于暗能量知之甚少，宇宙學常數(shù)之外的方法也得到廣泛認可。”
杜倫大學的研究人員預計，他們的研究結(jié)果可以通過利用位于澳大利亞和南非的平方千米陣（Square Kilometer Array）望遠鏡陣列進行觀察驗證。平方千米陣將于2020年投入使用。
平方千米陣將成為世界上最大的射電望遠鏡，旨在挑戰(zhàn)愛因斯坦的廣義相對論，研究宇宙大爆炸后第一批恒星和星系的形成，并幫助科學家了解自然界或暗能量。
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