「引力」可能並不存在?

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如果銀河系沒有暗物質,光是只有引力無法支撐住他們的。(示意圖/圖片來源:unsplash)

一位物理學家提出一個假設,而這有可能可以解釋「暗物質」(dark matter)的神秘面向,所謂的暗物質是指在可觀測宇宙的構成中,約有二十七個百分比是難以理解的物質。根據他的論文,我們只需要解釋暗物質不可思議的作用部分,是直接把「引力」從方程式中拿掉。

埃里克.韋爾蘭德(Erik Verlinde)是來自阿姆斯特丹大學的物理學家,他告訴記者:「我們現在空間,時間,和引力的概念,是需要重新思考的。長期以來我們知道愛因斯坦的引力理論是無法和量子力學結合。」

只有引力無法支撐宇宙

「我們的發現徹底地改觀了,我認為我們正處於全新科學革命的前夕。」

物理學家都會假設一定是在某處存在著我們看不到的東西,來解釋了這種前後矛盾,某種很暗的東西,所以才叫暗物質。

物理學家推測了所有的質量和能量構成的可觀測的宇宙,暗物質佔了百分之二十七,事實上,如果銀河系沒有暗物質,光是只有引力無法支撐住他們的,但到目前為止沒有人可以搞清楚那到底是什麼東西在作用。

有關於暗物質粒子有一些重要的角色名單,然而多數這些名單在經過進一步測試後就被排除可能性了。其中一個最大最昂貴的暗物質研究到目前為止也是沒有結論。

韋爾蘭德決定用另外一種方式來看問題。如果我們只是提議用暗物質來解釋引力說法的前後矛盾處,那麼也許關鍵根本不在暗物質,也許問題是我們沒有真的瞭解引力真正運作方式。

引力只是一種副作用

暗物質也不是唯一解釋引力理論產生的矛盾。物理的標準模式本來是以確立最好的公式後再來解釋宇宙的諸多行為,然而並沒有解釋引力的作用。

而且引力和其它一般相關有名的理論也和我們所知曉的量子力學不相容,這導致了科學家們試圖找出一個新的理論來連結這兩種理論。

不過韋爾蘭德採取另一種不同的方法,把引力從圖像中全部抽掉。他的提議是引力本身根本不是自然界中的基本力,它只是一種突生現象,就像物質的溫度源於微觀粒子的運動一樣。

換句話說,引力是一種副作用,意外的結果,不是宇宙諸多行為的主要起因。

韋爾蘭德先在2010年提出引力假設,但是現在他更進一步指出,當你把新的引力定義套用在宇宙中,我們不再需要找出一個新的粒子來解釋暗物質,銀河系的諸多行為沒有這個理論的支持也可以解釋的出來。

他說:「我們有證據來支持這個新的引力理論實際上與觀測結果一致。」「在較大規模看起來,引力以乎就沒有按照愛因斯坦的理論所預期的行為作用。」

宇宙的熵力所產生

為了得到結論,他在圖畫板上計算出引力實際是如何在微觀的程度下形成的。他的計算顯示出引力是突生現象,是從宇宙的熵力所產生的。

熵是熱力學的參量,用來形容在一個系統中有多少能量消耗掉的現象,或者更簡單說,是用來計算該系統混亂的程度。

你也可以形容它大致上在一個系統中資訊量消耗多少,某種東西的混亂程度愈大,花掉的資訊量就愈多,表示熵的的作用力愈大。

韋爾蘭德的模型用熵的參數來應用在眾所皆知的全像原理。最主要的概念是基礎的訊息碎片是儲存在時空的結構裡,他形容這些叫做時空的「微粒」(atoms),而這些資訊碎片能夠變動,為了朝向更高熵值來移動。

根據韋爾蘭德的公式計算,這個變動的過程產出熵力,它的行為作用就像是引力。

現在的挑戰是來測試這個新的假設。最簡單反駁的方法是找出一個微粒來解釋暗物質,然而物理學家也可以應用韋爾蘭德的引力模型來觀察我們的宇宙確認或提出質疑。

不過它仍然是個有趣的概念,就算最後發現對於引力的思考是錯的方向,就像很多之前的假設被推翻一樣,然而為了全方位瞭解一個問題,跳出框框思考總是好的。

如果我們想要證實肦望已久的理論,愈來愈看起來我們對於宇宙運作的認知是要改變了。

韋爾蘭德說:「很多像我這樣的理論型物理學家正在對引力理論進行修正,並且有很重大的進展。」「我們或許正站在一個全新科學革命的邊緣,它將完全地改變我們對空間、時間和引力本質上的看法。」

責任編輯:陳剛

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