再次证明爱因斯坦正确!新研究支持“宇宙常数”

最近的发现支持了爱因斯坦的观点,并对“滚动标量场”产生了质疑,后者是一种暗能量的替代理论,认为宇宙加速膨胀会随时间变化

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科学家说,一项针对宇宙基本常数之一的新研究对一种流行的暗能量理论产生了质疑。

暗能量是赋予宇宙加速膨胀原因的名称。一种理论预测,一种遍布空间的、不变的实体,称为宇宙常数(最初由阿尔伯特·爱因斯坦提出),是暗能量的幕后推手。但一种流行的替代方案,称为滚动标量场,认为导致暗能量的原因不是常数,而是随时间变化的。

但如果这是真的,那么它也应该导致自然界其他基本常数值发生变化。而一项对其中一个常数——质子质量与电子质量之比——的新测量表明,这个常数在过去的时间里保持了显著的稳定。


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质子和电子是构成恒星、星系和人类内部原子的两种基本粒子。最近,一个天文学家团队使用德国埃费尔斯贝格100米射电望远镜观察了遥远星系中的酒精分子,发现这些分子原子中的质子和电子的重量与地球上的质子和电子的重量大致相同。

由于他们研究的星系距离地球70亿光年,它的光线需要那么长时间(70亿年)才能传播到地球,因此我们看到的是宇宙年龄一半时的它。(宇宙 据认为大约有137亿年的历史。)观测结果强烈表明,在过去的70亿年中,这个基本常数基本上保持不变。[宇宙大爆炸到现在的10个简单步骤 ]

基于这一发现,该发现在12月14日出版的《科学》杂志上详细介绍,亚利桑那大学天文学家罗杰·汤普森计算了如果滚动标量场理论成立,质子与电子质量比随时间的变化量。他发现预测结果与数据不符。

该结果支持了爱因斯坦宇宙常数的观点。“基本上,它表明爱因斯坦理论的替代方案真的已经没有空间了,”汤普森在1月9日于加利福尼亚州长滩举行的第221届美国天文学会(AAS)会议的新闻发布会上说,他在会上介绍了他的工作。“这给这些滚动标量场宇宙学施加了一些非常严格的限制。”

然而,宇宙常数理论也不是理想的。根据已知的物理学,常数的预期值是一个大于10的60次方(1后面跟着60个零)的数字,这个数字太大了,无法解释我们所看到的宇宙。

新的发现也没有完全否定其他暗能量解释。

“滚动标量场并没有死,”汤普森说。相反,“它们可能比最初的模型预期的更复杂。”

这项新研究是大约一周内第二个支持爱因斯坦的研究。另一个项目也在AAS会议上提出,为时空从根本上是平滑的这一观点提供了支持,正如20世纪初的天才预言的那样,而不是泡沫状的。

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Clara Moskowitz is a senior editor at 大众科学, where she covers astronomy, space, physics and mathematics. She has been at 大众科学 for a decade; previously she worked at Space.com. Moskowitz has reported live from rocket launches, space shuttle liftoffs and landings, suborbital spaceflight training, mountaintop observatories, and more. She has a bachelor's degree in astronomy and physics from Wesleyan University and a graduate degree in science communication from the University of California, Santa Cruz.

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