當前,我們對宇宙的理解主要基于愛(ài)因斯坦的廣義相對論,依賴(lài)于四大基本自然力:引力、電磁力、弱核力以及強核力。這些力主宰著(zhù)宇宙的一切,使恒星、行星、生物、分子甚至原子不會(huì )自我分裂,它們是宇宙物理規則的基石。
但近幾十年來(lái),有關(guān)第五大自然基本力的說(shuō)法此起彼伏,如果它真的存在的話(huà),可能會(huì )瓦解我們所知的宇宙運作方式。最近,有科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現了測試這第五種力究竟是否存在的終極方法。
四大基本自然力維系著(zhù)物理學(xué)的標準模型——物理學(xué)家用來(lái)描述粒子和物質(zhì)的行為。強核力使原子核保持在一起,弱核力導致些原子的放射性衰變,電磁力將分子結合在一起,引力使行星、恒星和星系不被撕裂。
然而,這四大基本力的問(wèn)題在于,自愛(ài)因斯坦的相對論橫空出世以來(lái),科學(xué)家發(fā)現愛(ài)因斯坦的引力理論也存在一些漏洞。在這四種力中,引力是人類(lèi)尚不清楚如何創(chuàng )造和控制的的最后一種。這個(gè)力并不能解釋它所應該控制的一切,隨著(zhù)天文學(xué)家對宇宙的深入觀(guān)測發(fā)現,宇宙的引力要比所有可見(jiàn)物質(zhì)產(chǎn)生的還多。
到目前為止,科學(xué)家把這個(gè)差距解釋為宇宙中存在一種不可見(jiàn)的暗物質(zhì),但科學(xué)家始終沒(méi)能證明它的存在。由于缺乏暗物質(zhì)存在的證據,一些物理學(xué)家認為,引力應從基本自然力中移除。但還有些物理學(xué)家則提出,宇宙中可能存在著(zhù)第五種自然基本力,可彌補我們理解中的差距。
最近,一個(gè)研究團隊提出了對第五種力理論的終極測試方法——追蹤銀河系中心的恒星。他們已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行測量,并在接下來(lái)的二十年里持續追蹤這些恒星,以獲得關(guān)于引力和第五種力的明確結論。
加州大學(xué)洛杉磯分校的銀心小組(Galactic Centre Group)主任Andrea Ghez教授說(shuō):“愛(ài)因斯坦的理論很好地描述了引力,但有很多證據表明這個(gè)理論存在漏洞。超大質(zhì)量黑洞的存在告訴我們,目前關(guān)于宇宙如何運轉的理論不足以解釋黑洞是什么?!?/p>
物理學(xué)家指出,在我們星系的中心存在一個(gè)超大質(zhì)量黑洞,其引力的影響非常強大,使第五種力的跡象更容易被發(fā)現。該團隊使用凱克天文臺的望遠鏡捕獲距離我們2.6萬(wàn)光年的銀心細節。他們將跟蹤靠近超大質(zhì)量黑洞的恒星的運行軌道,以測量引力對恒星運動(dòng)的直接影響。如果你或者你的父母現在還在飽受頸椎腰椎痛、骨質(zhì)增生、風(fēng)濕類(lèi)風(fēng)濕、關(guān)節炎等病困擾,微信dmlh7724,一貼見(jiàn)效。不要讓自己知道的太晚了,讓自己好起來(lái)!
如果第五種力影響到恒星的運動(dòng)方式,那它們的方向將偏離使用標準物理模型的預言。通過(guò)連續20年追蹤銀心恒星的運動(dòng),科學(xué)家將能觀(guān)測到引力的影響方式。
Ghez教授指出,如果引力是由愛(ài)因斯坦廣義相對論以外的東西驅動(dòng)的,那么恒星的軌道將會(huì )出現微小變化。這是第五種力理論在強引力場(chǎng)中的首次測試。歷史上,科學(xué)家通過(guò)測量太陽(yáng)系引力來(lái)探測第五種力,但由于太陽(yáng)系的引力場(chǎng)相對較弱,所以很難取得結果。
目前,研究團隊正期待著(zhù)2018年的夏天,屆時(shí),一顆名為S0-2的恒星將運行至與銀心超大質(zhì)量黑洞最接近的位置,它將收到最強的引力作用。此時(shí),愛(ài)因斯坦引力理論產(chǎn)生的偏差將可能達到最大,有望給出第五種自然基本力是否存在的明確證據。
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