爱因斯坦被超越-----47个星系驳倒其理论（飞翔请进）

rednato

飞翔老兄，因为前段很忙，所以一直想偷懒从网上找这篇文章，很痛苦没找到，今天有点空，把杂志带到办公室一字一字打给你





       爱因斯坦在近一个世纪前提出的方程式已是第二次被指出可能是错误的。第一次是在80年前，为了拯救爱因斯坦的理论，人们不得不创造出一个虚无缥缈的暗物质的概念，并宣称整个宇宙都沉浸其中。但这一次，同样的伎俩可能没那么容易奏效了。因为，一位美国天文学家在观测星系时发现了与这位天才物理学家的方程式背道而驰的一项定律，从根本上动摇了他的理论。如此一来，它或者与时俱进的吸纳这项新定律以重整河山，或者就要面临被彻底抛弃的命运。。。。。。。。。。。。。。



1915年 爱因斯坦用一个方程概括整个宇宙-----------------宇宙学横空出世

      1915年11月25日是现代宇宙学历史上伟大的奠基时刻。这一天，阿尔伯特  爱因斯坦首次向公众介绍了他的广义相对论，它是1905年发表的狭义相对论的逻辑延伸。在这一理论中，爱因斯坦竭力描述了空间概念与时间概念之间的内在联系。这种对时空关系的新认识对牛顿在250年前为描绘主宰天体运行和苹果坠落的力而提出的万有引力理论会产生怎样的影响？经过10年的努力，爱因斯坦找到了这个问题的答案，他提出了一个极其复杂而极其优雅的数学方程。从那时起，某一物体产生的万有引力不再被理解为它对周遭事物所施加的吸引力，而被理解为时空的改变。物体对周围的时空产生挤压，迫使周遭物体加速运动，就像我们把一个重球放在床垫上时会使其表面发生凹陷，从而改变在床垫上滚动的珠子的运动轨迹，使其发生偏移。这是一个历史性的时刻，爱因斯坦及其理论从此被现代科学奉若圭臬。


1933年   兹威基发现星系跳着失衡的舞步----------------------暗物质粉墨登场

      这不啻（chi）现代宇宙学天空中响起的第一声惊雷！根据瑞士天文学家弗里茨 兹威基于1933年发表的观测结果，星系在星系团中的旋转与根据至高无上的广义相对论方程计算出的结果并不吻合。这一矛盾是他在对一个名为后发的星系团进行研究的过程中发现的。通过测量该星系团中心周围个星系的运动，兹威基依据爱因斯坦的公式推算出了它的质量------然后，他将这一结果与根据星系团亮度计算出的结果进行了比对。问题出现了：两个数值之间的差异竟然高达50倍！按照它们的运转速度以及星系团留住它们所需的质量来看，它们早就该被星系团抛甩出去了！如何解释这一不合理的现象呢？由于爱因斯坦的理论是不容触碰的，兹威基只好提出了这样一个假设，即存在着一种无形的物质，他不会对天体的亮度产生影响，但是会对后者的运动形成制约。这个观点直到40年后才被接受，而这种物质便被命名为暗物质。爱因斯坦的地位得以保全，但他的宇宙从此便被这样一种神秘的物质所占领，丧失了起初的统一性。。。。。。。


2011年  麦高观测到恒星疯狂的运动-----------------整个宇宙学都有待检讨！

        这是宇宙天空学（宇宙天文学）中的第二次晴天霹雳。通过对47个星系进行观测，美国天文学家麦高最近确认宇宙中存在着一项奇特的定律。不管是漩涡星系还是不规则星系，星系的总体质量似乎总是与其所容纳的恒星的速度形成一种恒定的比例关系，即前者于后者的四次方成正比。问题在于，这一定律与将近80年前提出的暗物质是不兼容的。因为这一定律仅仅依据有形物质的属性来描述恒星的运动，这就意味着暗物质在不同的类型星系内部的分布应该是非常均匀的。然而，这与标准模型的语言恰恰相反-------如此巨大的错乱足以使现代宇宙学的核心----------威名赫赫的广义相对论-------受到撼动。爱因斯坦的方程在接受了一个世纪的顶礼膜拜之后，终于走到了要被请下神坛的这一刻------------

rednato

      我的观测是可靠的。。。。。。。。。。。没有一个星系的运行合乎预期---------------麦高



     这条简简单单的直线就像插在物理学心脏上的一支利箭

        令人困惑，古怪，意外。。。。。。这些是人们在评价美国马里兰大学天文学家麦高的观测报告时常常挂在嘴边的词。自从他的文章发表以来，全球各家实验室就沸腾起来了，博客上得探讨日益热烈，专家们也纷纷陷入思考。而此事的起源不过是一张简简单单的示意图而已，科学界每个月都会出现数千张这样的示意图。在这张示意图上，一系列圆点代表着对47个星系质量及其恒星运行速度的测量结果。但这些圆点的独特之处在于它们近乎完美的排成一条直线，证明了星系质量与恒星速度之间存在着某种联系。。。。。。仅此一点，就足以撼动人们为了理解宇宙的形成（最早的粒子、最早的恒星及最早的星系是如何形成的，还有这浩瀚的宇宙究竟是如何运行的）而耗费了整个20世纪辛辛苦苦构建起来的基础物理学大厦。简单说来，这一团圆点形成的直线就像一支利箭，麦高经过15年的研究探索，终于把它插到了包括爱因斯坦的相对论在内的宇宙学的心脏之中!这一回，相对论想要恢复元气可没那么容易了。。。。。。。

      一种常见的。。。。。反常现象

      然而，这条直线并不新鲜。要知道，爱因斯坦的广义相对论在著名的暗物质的辅佐下一直高高在上，雄踞宇宙学的核心王位。而暗物质是在1933年提出的一项纯粹的理论假设，是一种占据了宇宙83%的质量却从未被观测到的物质。麦高在1994年开始这项研究时，丝毫无意对宇宙学的标准模型或广义相对论提出质疑。恰恰相反！这位供职于英国剑桥天文台的天文学家当时的目的是想证明：这条直线虽然似乎符合某一类星系的数据，但与其他星系单位情况并不吻合。况且，他根据标准模型进行的计算也预言了这一点。需要指出的是，这条直线是美国天文学家塔利和费舍尔依据经验总结出的星系亮度与恒星旋转速度之间的关系。麦高介绍道：塔利-费舍尔定律是在对类似于银河的漩涡星系的观测基础上推演出来的，它告诉我们，只要了解某一星系的亮度-------换言之只要知道其可见物质的质量，就能够推算出其恒星的运行速度，反之亦然。。。。。。。。
       然而，这一定律却与标准宇宙观格格不入。因为按照标准宇宙观，恒星的运动不仅会受到可见物质质量的影响，同样也会受到暗物质质量的影响，而且后者的质量是非常巨大的。那么，为什么在这一定律中，恒星的舞步只受到可见物质的支配呢？？？”当时我们认为这种情况只出现在漩涡星系中！因为一切的关键就在于此处：该定律指出在这种类型的星系中，暗物质和可见物质总是以同样的方式分布的，不过这样一来，就无法解释他为何在其他星系中也行之有效。而实际情况恰恰相反

rednato

一切似乎都在表明“暗物质”根本不存在


回归MOND理论（牛顿引力动力学修正理论）

     当时这位天文学家的兴趣集中在一种特别类型的星系上，那是一种亮度微弱的星系，位于宇宙边缘。麦高解释说：“它们类似于漩涡星系，但每单位空间包含的恒星要少得多。在这些表明亮度微弱的星系中，我根据宇宙标准模型进行的模拟，因为考虑了暗物质的存在的因素，得出的结论与塔利-费舍尔定律差距巨大。不过，当时我认为这是合乎逻辑的，因为标准模型早就说过，在这类星系中，暗物质与可见物质的组织方式与在漩涡星系腮红是不同的。”这位科学家对自己的模型充满了信心，尽管这种纯理念的暗物质概念从来也不曾令他真正信服。他回忆说：“我一直认为，假设一种神秘而无形的物质存在，这种做法比较牵强。。。。。但在当时，我并没有产生任何疑问。暗物质存在的迹象还是很多的，而且我们没有任何其他办法来解释观察到的现象。”
      只不过这位天文学家再怎么反复检查也没有用，观测结果根本不符合他的期待，相反，他的这些星系中的恒星完美验证的似乎是他一心想要推翻的塔利-费舍尔定律。这令他感到极度惊讶。他首先想到的是自己的模拟中可能存在失误，已是他修改了几十项参数，企图重现这一定律。结果无济于事。他说：“我一直无法在我的模拟中找到这种关系，就好像暗物质根本不存在只有可见物质的吸引力在对恒星施加影响并使它们产生运动。。。。。。但其遵循的是一些经过修正的牛顿定律。”
      无巧不成书，在做了几个月的无用功后，这位科学家发现了以色列天体物理学家米尔格鲁姆的研究成果。后者早在十余年前就提出了一项理论，假设暗物质并不存在，而宇宙中的质量缺失则是由引力的改变而造成！在这项MOND理论中，物体之间的吸引力不再像牛顿及爱因斯坦所欲言的那样随着它们距离的平方而降低。米尔格鲁姆设想当加速度低于10负10次方米/S的2次方时，引力减小的速度就要小得多。“确切说来，根据MOND理论，星系边缘的引力要比根据爱因斯坦理论所得的大，这就足以使塔利-费舍尔定律得到验证。”麦高总结道，“米尔格鲁姆当时并不知道我，也不了解我的研究，但他已经简要的描绘了我观测到的一切！”直到这时，这位科学家才迫不得已把MOND理论视作对自己观测的一种可能的解释。他回忆道：“当我发现这种理论得以预言连如此完备的宇宙模型都无法解释的现象时，我感到非常惊讶，而且感到难以接受！”
       麦高于是决定对MOND理论进行检验：如果米尔格鲁姆是对的，那么塔利-费舍尔定律就应该是普适的。要搞清楚这一点，就必须对大量星系中的恒星的亮度与速度进行测定。整整15年，他一直坚持进行这项艰巨浩繁的任务，而且每一次都发现塔利-费舍尔定律得到了证实。。。。。。不过，直到那时，标准宇宙模型的支持者们并未感到惊慌。[/size]
        每次都得到证实的定律
        
        诚然，标准宇宙模型的支持者们并无法从他们对星系诞生的模拟中发现塔利-费舍尔定律，但他们在不断接近这一目标。他们解释说，模拟星系的形成是极其艰难的，因此即便他们的模型无法完美的吻合观测结果，也不能证明他们走在错误的道路上。巴黎天体物理研究所的马蒙强调：“恒星是如何形成的？气体是如何凝聚的？中心黑洞是如何抛射物质并加热周遭气体的？这是一门极其复杂的物理学，我们还远未发现他们的真相！”因此在那时，没有人相信寥寥几个星系证实塔利-费舍尔定律能够颠覆爱因斯坦的理论。况且麦高的观测还因为缺乏精确度而备受质疑。“星系的质量存在很大的不确定性，因为他是根据恒星的质量推算出来的，而后者本身就难以精确评估，”斯特拉斯堡天文台的法迈耶解释说，"在麦高的曲线图上，误差之大使其变得毫无说服力。。。。。直到那一刻为止
        直到那一刻为止。。。。。因为在这位美国天文学家今年3月发表的观测结果中，确定的观测对象是一些富含气体而恒星分布密度极低的星系，因而一举粉碎了对其可靠性的怀疑。“在这些星系中，恒星的质量与气体的质量相比，可以忽略不计。而气体的质量是很容易精确估算的，我们通过望远镜捕获的光粒子流就能直接告诉我们其物质的质量。这样一来，就再也没有任何模糊不清的地方了！”法迈耶解释道。麦高观测了47个这种气体星系------结论已经得出：塔利-费舍尔定律每一次都得到了证实！那条依据经验得出的直线仍然在不断的延长中。
        ”这些观测时非常精确的，涉及的都是一些从未被研究过的小行星系。现在，我们可以这么说：这条定律放诸任何类型的星系而皆准！”巴黎天文台的天文学家孔布兴奋的说。不管是触须星系还是漩涡星系，亦或是椭圆或无定形的星云，也不论它们经历了多少次超新星爆发-------它们都合乎这同一条定律。“这对于宇宙学的标准模型来说不啻沉重的一击”她宣称

rednato

可以肯定的是，疑云已然堆上人们得心头


化解矛盾

       尽管如此，还是有一些暗物质方面的专家不愿缴械投降。“星系形成模型已经接近观测结果了！要是把更多的物理现象，比如辐射整合到我们的模型之中，我们就能够成功。”马蒙断言。但还是有许多天文学家承认他们碰到了难题。“这里存在着一个矛盾！一方面，宇宙学模型告诉我们，星系的形成是极其复杂乃至混乱的-------而另一方面，我们又看到所有的星系虽然彼此差异巨大，却都符合同一项定律！而我们还要把这项定律称作反常！”孔布反驳道。巴黎天体物理研究所的布朗谢激动地说道：“为什么拥有各自不同历史的星系要联合起来再现这一定律呢？令人费解！”法迈耶更是认为：“首先，我怀疑这种在模拟中增加复杂性的做法究竟是不是通往普遍定律的正确方法。”而暗物质学家们虽然极其不情愿对他们赖以描绘的几乎整个宇宙的这种模型进行质疑，但也不得不承认：塔利-费舍尔定律如此行之有效，不太可能是偶然的巧合。德国马普天体物理研究所的天文学家怀特就是暗物质领域的一位著名专家，他坦承：“这项研究凸显了星系的一种及其特殊的根本性的表现，值得加以研究。很显然，这里面存在着一些需要我们努力理解的东西。”
       那么，是应该像米尔格鲁姆主张的那样对爱因斯坦的定理加以重新审视并抛弃暗物质这一辅助概念，还是只要对标准模型的定理进行进一步的细化就足以解释星系中恒星的奇异运动呢？争论尚未结束，人们也提出了不同的思路，但疑云已然登上了人们得心头。况且，各种探测器徒劳的奔波了20年，企图捕捉到暗物质的神秘粒子，结果统统无功而返。而数月前在欧洲粒子物理研究中心的最大的粒子加速器LHC中启动的初步实验目前也没有侦测到任何结果
        物理学已经站到了历史的转折点前。1933年通过增加暗物质概念才被拯救过来的爱因斯坦理论，这一次已经摇摇欲坠。和它一起身陷险境的，是整个现代宇宙学。。。。。。
        “物理学好比一片晴朗的蓝天，天上漂浮着两朵小小的浮云。。。。。”19世纪末的热力学先驱开尔文勋爵咏叹道。这位英国学者抒发的是当时人们的一种普遍感受：物理学已经接近完美了。它不是已经对几乎一切可以观察到的现象作出了解释吗？当然，只是几乎。。。。。。还是有两朵小小的疑云顽固的飘着。一朵是物理学家阿尔伯特  迈克尔逊和爱德华  莫雷的实验没能证明光速会像力学定律所描绘的那样发生变化；另一朵是电磁学理论和热力学理论都无法解释金属被加热时出现的变色现象。当然，这只不过是两个无关大碍的小问题罢了。谁曾想，几年以后，这两朵小小的疑云幻化成了两大片阴沉沉的积雨云，最终带来了科学史上的最大的一场风暴！因为爱因斯坦正是通过假设光速恒定而提出相对论，而普朗克也正是通过阐述加热金属的辐射催生出量子物理学。从此，科学家们懂得了不应该忽视任何反常现象，无论它们多么微不足道。。。。。。
        回到21世纪。又有人感叹物理学为我们展现了一片晴朗的天空，物理学模型应用起来多么得心应手，使我们能够描绘出宇宙演变的准确图表。不过从上世纪80年代初开始，又出现了一朵小小的疑云。美国国家航空航天局的两个探测器，先锋10号和先锋11号，偏离了依据相对论计算设定的轨道。但物理学家们安慰自己说这个问题应该是就由于机器自身的原因造成的------今年可能发表的一些研究报告似乎也将证实这一点。size]

rednato

虽然受到了撼动，但这巨人般的理论并未倒下


描绘整个世界

简而言之，爱因斯坦又一次开脱了责任！宇宙学的标准模型又变得无比光辉------但是，这是发生在麦高发现所有星系都证实了一项出人意料的定律（塔利-费舍尔定律）之前的事了！这一朵小小疑云是否会像1900年那样带来一场雷阵雨呢？这样的联系似乎有些贸然------但就像德国马普研究所的天文学家、标准模型的著名专家怀特所透露的那样：“一项决心描绘整个世界的理论必须能够对这个世界中的每一个事物作出解释，而目前宇宙学标准模型还做不到这一点。。。。。。。
       正是因为这一标准模型还远未达到完美的境界，人们才愈发对其充满疑问。诚然，它的功能还算是不错的。基于它的方程进行模拟，能够得出一些与实际观测及其类似的星系团乃至宇宙------但这距离物理学家们所梦想的完美和谐的理论还很遥远。相反，标准模型其实是以爱因斯坦相对论、一种神秘的暗藏的质量以及一套杂乱且不完善的定律作为基础编造出来的一整套菜单，比如粒子物理模型就要依赖一项迟迟得不到证明的超对称理论的支持。最近，塔利-费舍尔定律之外，又出现三朵新疑云，也都跟星系有关。第一朵是美国普里斯顿大学的天体物理学家皮波尔斯放出的，他刚刚发现在宇宙的一片密度极低的区域中形成的星系比模型预言的要大的多。这晴朗的夏空中的第二缕阴影则是一个德美联合研究组投下的，他们在去年11月发表了一份研究报告，报告显示我们发现了越来越多的无核星系，然而根据标准模型，这样一种恒星分布密度极高的区域应该集中在绝大多数漩涡星系中心----比如银河系。最后还有一朵升起在天地间的阴云，正如孔布所述：“标准模型预言有大约4000个卫星星系围绕着银河系旋转，然而我们只观测到15个。也许还能再发现几个，但绝对没有4000个那么多！”
        这些就足以令那些专注于暗物质研究的科学家们弃械投降吗？还没有到那一步。因为即使受到了动摇，这一巨人般的理论仍未倒下。据巴黎天体物理研究所的布朗谢的观察：“在暗物质领域的专家中，有很多都是针对的星系团或宇宙的初生阶段，在这些层面，爱因斯坦的定律在暗物质概念的支撑下表现的非常好。这些反常现象所涉及的不过是星系层面，还不足以说服他们相信这一理念正处于危险境地。”

没有更好的工具

        即使是那些专门研究星系的科学家也倾向于相对的看待麦高的发现，比如加拿大维多利亚大学的纳瓦罗便认为：“是的，我们必须对塔利-费舍尔定律作出解释，但这并不意味着我们的模型就陷入了绝境！”因此，许多暗物质专家决意继续以标准模型为基础开展研究。“因为就目前而言，没有比它更好的研究这个世界的工具。”孔布指出。而这种状况将一直持续到直接探测到暗物质的实验得出结论为止-------从现在开始的一到五年内，如果LHC,CDMS等实验没有任何发现，改弦更张另起炉灶将成为必然，塔利-费舍尔定律则可能成为解决问题的着手点。到那时，我们将别无选择：要么共同对暗物质的性质加以修正，再按照爱因斯坦的定理从新出发；要么抛弃爱因斯坦，开辟一门全新的理论孔布预言：“那样一来，我们20年来依据标准模型做过的实验都必须在这新理论之光的指引下重新进行。”现在，没有人能够断定这道光将射向何方，也没有人知道它将照亮一个什么样的新世界。



                                                                                全文完

ddf111

红头兄，要发布大作了。期待中，也占个位

自由岛

你在这儿站什么位呢？偶什么也莫有看见呀！你要倒霉鸟。。。。。。！

hhfish

看来有大东西要出现了

协程

这是篇什么文章，出处在哪儿？

rednato

ddf111 发表于 2011-9-2 09:44
红头兄，要发布大作了。期待中，也占个位

慢慢等，文章很长

rednato

协程 发表于 2011-9-2 10:42
这是篇什么文章，出处在哪儿？

新发现杂志2011年8月号

zone666

兄台，那个字是“啻”，读（赤），如果高三还留下什么的话，就是语文老师强行教给了我们许多怪字，老先生当年也说了“十年后你们只记得我教的这些东西，其它科目都还给老师了”，此言非虚。

rednato

zone666 发表于 2011-9-2 10:56
兄台，那个字是“啻”，读（赤），如果高三还留下什么的话，就是语文老师强行教给了我们许多怪字，老先生当 ...

多谢兄弟指正，俺真的没有用心学习

永远滴神

这个有点深奥
等有空再慢慢研究下

wsk

永远滴神 发表于 2011-9-2 12:29
这个有点深奥
等有空再慢慢研究下

你是神啊还觉得深奥，我等凡人如何理解？

rednato

哎呀，累死了，今天一天就打这几个字了

unary

先谢谢红头老兄

unary

看完了，原来是MOND复辟啊
难怪会这么大声嚷嚷“神坛”
这个有广告帖子之嫌

rednato

unary 发表于 2011-9-3 01:47
看完了，原来是MOND复辟啊
难怪会这么大声嚷嚷“神坛”
这个有广告帖子之嫌

竟然说俺是广告商，俺这就找煮席投诉你

unary

开玩笑的，莫怪
Mond和相对论的恩怨能写本长篇小说。
等我周末有时间整理一下