挑战爱因斯坦的“暗引力”

班子辰

理論物理学界就像职业拳击赛一样，每位参赛选手都想挑战冠军。

拳击台的一个角落里坐着的是一位有着乱糟糟白发的老头，他就是我们的冠军爱因斯坦。他在1915年提出的广义相对论，一直是描述引力的最好的理论。从提出到现在，始终未被打败。他的理论可以很漂亮地描述在大尺度下的宇宙运作的情况，不过有一个特别前提——宇宙中得存在一种看不见的物质——暗物质。

而在拳击台的另一角落里，则是我们最新的挑战者——荷兰物理学家埃里克·韦尔兰德。他提出了另一种描述引力的理论，并声称暗物质不存在。

那么，韦尔兰德能挑战成功吗？还是爱因斯坦继续创造不败的神话？

为什么要有暗物质？

为了理解这个问题，我们先说说暗物质。

广义相对论认为，质量会弯曲时空，还会使光的路线发生弯曲。此时，弯曲的时空就像一种透镜一样。更多的质量意味着时空弯曲得更严重，所以测量一个空间里有多少质量的方法，就是去测量经过那里的光线的弯曲程度。

虽然这个方法弯曲适用于单独的天体，例如我们的太阳。但是在更大的尺度下，比如去测量整个星系的质量时，这个方法就不适用了。

问题是，当你把星系中所有的可见物质——恒星、气体和尘埃等都考虑进去时，会发现这些物质的质量似乎比广义相对论预计的少了很多。也就是说，你会检测到更为严重的光线弯曲。

于是，为了得到正确的答案，科学家引入了暗物质这个概念。……