引力与暗物质超越距离的纽带

(资料图)

艾萨克·牛顿将他的引力理论表述为远距离作用：一颗行星立即感受到另一个天体的影响，无论它们之间的距离有多远。这一特征促使爱因斯坦发展了著名的广义相对论，其中引力成为时空的局部变形。局部性原理指出，一个物体仅受其周围环境的直接影响：远处的物体无法即时通信，只有现在在这里的东西才重要。然而，在过去的一个世纪里，随着量子力学的诞生和发展，物理学家发现非局域现象不仅存在，而且是理解现实本质的基础。现在，SISSA – Scuola Internazionale Superiore di Avanzati 的一项新研究最近发表在《天体物理学杂志》指出，暗物质是宇宙中最神秘的组成部分之一，它以非局域方式与重力相互作用。作者、博士生 Francesco Benetti 和 Giovanni Gandolfi 以及他们的导师 Andrea Lapi 表示，这一发现可以为目前尚不清楚的暗物质性质提供一个新的视角。

暗物质是自然界的基本组成部分：它负责形成我们今天在宇宙中观察到的结构，并围绕着星系中的发光物质，有助于我们在天空中看到的恒星的运动。然而，暗物质的本质，尤其是它与较小星系中引力的相互作用，仍然是个谜。“近几十年来，科学界为理解这些神秘现象做出了巨大努力，但许多问题仍未得到解答。为了探索暗物质的本质及其与引力的相互作用，可能需要一种新的方法，”该论文的作者解释道。学习。SISSA 的新研究精确地探索了这条有趣的道路。

该研究提出了一种星系暗物质与引力之间非局域相互作用的新模型：“就好像宇宙中的所有物质都告诉星系中的暗物质如何移动，”作者说。为了模拟这种非定域性，我们采用了分数阶微积分，这是一种最早于 17 世纪开发的数学工具，最近在物理的各个领域得到了应用。这种微积分的威力以前从未在天体物理学中得到过测试。“我们想知道分数阶微积分是否可以成为理解暗物质的神秘本质及其与重力相互作用的关键，令人惊讶的是，对数千个不同类型的星系的实验结果表明，新模型比传统模型更准确地描述了恒星的运动根据标准万有引力理论，

“然而，许多问题仍有待解答，”作者强调。“非局域性是如何精确出现的?它对更大的结构(例如星系团)或引力透镜现象(使我们能够观察遥远的天体)有什么影响?” 此外，考虑到这种新机制，有必要重新考虑宇宙学的标准模型。“将进行进一步的研究来探索所有这些影响以及更多。如果我们发现有关宇宙的其他未解决的问题可以通过新提出的非定域性来解决，我们不会感到惊讶。” 理解暗物质本质的进步代表着我们朝着更好地了解宇宙迈出的重要一步。

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