新的引力理论通过验证，或将颠覆暗物质

由荷兰莱顿天文台天文学家Margot Brouwer领导的团队，首次通过引力透镜效应验证了著名理论物理学家Erik Verlinde（阿姆斯特丹大学）的新理论。

Brouwer和她的团队测量了超过33,000个星系的引力分布以验证Verlinde的理论。她的结论是，Verlinde的理论预言与测量的引力分布一致。该结果已被《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》接收并将不日发表。

星系的引力使空间弯曲，穿行其中的光线也随之发生弯曲。光的弯曲允许天文学家测量星系周围的引力分布，甚至可以测到星系之外超过星系本身一百倍的距离。图片来源：APS / Alan Stonebraker; STScI / AURA，NASA，ESA，Hubble。

星系的引力使空间弯曲，产生类似透镜的效应使其中的光线发生弯曲。远处背景星系由于前景星系的引力透镜效应，看起来会发生扭曲。这种效应可以用于测量前景星系周围的引力分布。

然而，根据天文学家的测量，即使在距离星系半径的一百倍的距离处，引力也比爱因斯坦理论预言的更加强大。对这种现象的主流解释是，这些额外的引力来自看不见的粒子，即所谓的暗物质。暗物质和暗能量并称为21世纪物理学的“两朵乌云”。

解释引力异常的一种替代理论是修正牛顿引力理论（Modified Newtonian Dynamics, MOND）。Verlinde的理论看起来和MOND有些类似，但MOND是依据观测结果对理论进行调整，而Verlinde的理论基于第一性原理。Verlinde的理论不仅解释了引力，而且还解释了神秘的额外引力的起源，而不需要引入暗物质。Verlinde的新理论属于衍生引力理论（Emergent gravity），仅仅依据可见物质的质量便预言了应该存在多少引力。

Brouwer根据Verlinde理论仅仅基于星系的可见质量对33,613个星系的引力分布进行了计算。她将计算结果与通过引力透镜测量的引力分布进行比较，以验证Verlinde的理论。她的结论是，Verlinde的理论与观察到的引力分布一致，但她强调暗物质也可以解释额外的引力。然而，暗物质的质量是自由参数，必须根据观察进行调整。但额外的引力在Verlinde的理论中是直接的预言，而不需要引入自由参数。

新的理论也存在局限，目前只适用于孤立，球形和静态系统，而宇宙是动态和复杂的。许多观测结果还不能通过新的理论来解释，所以暗物质的假设仍然没有被排除。Brouwer说：“现在的问题是如何发展这个理论，以及如何进一步验证这个理论。无论如何，第一次验证的结果看起来相当有趣。”

编辑：阿卓

参考：https://arxiv.org/abs/1611.02269

http://phys.org/news/2016-12-verlinde-theory-gravity.html

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