今天小編分享的科學經驗：天文觀測數據挑戰牛頓愛因斯坦理論？！韓國學者：如證實對宇宙理解產生巨大影響，歡迎閱讀。
物理學的大廈，要迎來新的烏雲了？
歐洲航天局蓋亞望遠鏡的一組觀測數據，讓牛頓和愛因斯坦的力學理論受到了天文學者的挑戰。
發現者稱，如果結論成立，将在整個物理學界產生巨大影響。
這一發現是韓國世宗大學 Kyu-Hyun Chae 教授提出的。
目前，Chae 教授的論文已在 The Astrophysical Journal 上發表。
通過分析蓋亞望遠鏡數據，他發現了雙星系統之間存在引力異常。
Chae 教授表示，現有的經典力學理論和廣義相對論都無法解釋這一現象。
對于這一發現的意義，Chae 對科技媒體 Motherboard 這樣說：
我認為我們現在正在進入一個極其激動人心的時期。
麥克斯韋電磁理論的「紫外災難」一個多世紀前被發現，它最終引發了量子物理 ( 的提出 ) 。
我們現在正在經歷一場低加速度的「重力災難」。我不知道它将引領世界走向何方，但我感到很興奮。
對此，網友們雖然抱有一定懷疑态度，但也表示如果 Chae 教授的結果正确，将成為一件大事。
那麼，Chae 教授究竟發現了雙星系統中什麼樣的異常呢？
廣義相對論受到挑戰
Chae 教授研究了蓋亞 DR3 數據集中的 2 萬 6 千多組雙星系統的有關數據。
他發現，在弱引力加速度條件下，星體的運動與牛頓 - 愛因斯坦理論模型有明顯偏差。
Chae 教授将觀測到的天體運動二維投影中的線速度和半徑通過蒙特卡羅方法反投影到三維空間，得到三維線速度 v 和半徑 r。
按照牛頓的引力模型，引力加速度 gN=GM/r ²。
（G 為萬有引力常數，M 為中心天體質量）
而做圓周運動的天體的加速度 a ( 該環境下與 gN 相等 ) 為 v ² /r。
但當引力加速度 gN ≲ 10-9m/s ² 時，兩式的結果出現了明顯偏差。
當 gN ≈ 10 − 8.91 和 10 − 10.15m/s ² 時，觀測值與理論值的偏差分别為 0.034 ± 0.007 和 0.109 ± 0.013 。
在 10 − 10.15m/s ² 處，實測值與理論值的比例達到了 1.43。
過去，人們常常用暗物質來解釋觀測數據的異常。
但 Chae 教授認為這種解釋方式不能适用于雙星系統——暗物質對系統内部的引力沒有影響。
因此，暗物質是否存在也受到了質疑，Chae 教授這樣說：
現有信息不能排除存在其他未知粒子幹擾的可能，但數量絕不像暗物質那麼多。
如果這些發現被證實，且不是因為其他介入因素所致，将得出一個驚人的結論：
牛頓的經典力學體系在低速條件下同樣不能适用。
而牛頓的經典力學體系是廣義相對論的一個極限，如果被打破，意味着廣義相對論同樣需要修改。
對于這一異常現象，Chae 教授引用了一種修正模型進行解釋。
如果理論有誤，該如何修正？
Chae 教授所引用的 AQUAL 是一種 MOND 模型 ( Modified Newtonian Dynamics ) ，即在牛頓力學體系的基礎上進行了一些修改。
AQUAL 是一種二次拉格朗日理論，在 1984 年由 Bekenstein 和 Milgrom 提出。
AQUAL 引入了一個臨界加速度 a0，在加速度遠小于 a0 時适用其他規律。
同時，AQUAL 預測圍繞中心引力的軌道速度不再遵循牛頓的平方反比定律。
對于蓋亞望遠鏡的發型，這個模型的确能比較好地解釋。
不過也有網友表示，AUQAL 這種 MOND 模型同樣存在問題。
對此，Chae 教授也告訴 Motherboard，還要繼續進行觀察和理論工作，而且本文是基于特殊情況進行的讨論，在這種情況之外，牛頓經典力學和愛因斯坦的廣義相對論依舊是重要的基礎理論。
總之，現象背後的本質仍有待進一步發掘，各位讀者朋友們不妨讓子彈再飛一會兒……
論文地址：
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ace101
參考鏈接：
[ 1 ] https://thenextweb.com/news/einstein-newton-gravity-gaia-telescope-space
[ 2 ] https://www.vice.com/en/article/ak3jwb/unbelievable-astronomer-claims-direct-evidence-of-gravity-breaking-down
[ 3 ] https://news.ycombinator.com/item?id=37073494
