北京時間7月9日消息 利用超級計算機對星系進行模擬表明，愛因斯坦的廣義相對論可能不是解釋引力如何發揮作用或星系如何形成的唯一方法。

英國杜倫大學的物理學家，利用另外一種引力模型f(R)——即所謂的變色龍理論，對宇宙進行了模擬。

由模擬生成的圖像顯示，即使采用不同的引力定律，像我們的銀河系這樣的星系仍然可以在宇宙中形成。

研究結果表明了在解釋宇宙中結構形成方面，變色龍理論作為廣義相對論之外另一種理論的可行性——之所以稱之為變色龍理論，是因為它的行為根據環境而改變。

這項研究還有助于我們進一步了解暗能量——暗能量加速了宇宙的膨脹速度。

這項研究成果發表在《自然-天文學》(Nature Astronomy)上。

廣義相對論是由阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein)在20世紀初提出來的，用于解釋太空中大型天體的引力效應，例如解釋水星在太陽系中運行的軌道。它是現代宇宙學的基礎，但也在日常生活中發揮著巨大作用，例如智能手機中常見的GPS定位功能。

科學家們從理論計算中已經知道，在解釋太陽系的形成、運動方面，變色龍理論可以再現廣義相對論的成功。

杜倫大學團隊現在已經證明，這一理論可以解釋銀河系等星系形成，而且在宇宙學尺度上不同于廣義相對論。

這項研究的共同一作、杜倫大學計算宇宙學研究所的克里斯蒂安·阿諾德(Christian Arnold)博士表示：“變色龍理論允許修改引力定律，因此我們可以檢測引力變化對星系形成的影響。我們通過模擬首次證明，即使改變了引力，帶有旋臂的盤狀星系仍然可以形成。我們的研究絕不意味著廣義相對論是錯誤的，但確實表明它并非是解釋引力在宇宙演化中作用的唯一理論。”

研究人員研究了變色龍理論中引力與位于星系中心的超大質量黑洞之間的相互作用。黑洞在星系形成過程中起著關鍵作用，因為它們在吞咽周圍物質時噴射的熱量和物質會燒掉形成恒星所需的氣體，從而實際上阻止恒星的形成。黑洞噴射的熱量因引力的改變而改變，對星系的形成產生影響。

然而，新的模擬顯示，即使考慮到根據變色龍理論發生的引力變化，星系仍然能夠形成。

廣義相對論還可以用來解釋宇宙的加速膨脹。科學家認為宇宙加速膨脹的動力來自暗能量，而杜倫大學的研究人員表示，他們的研究結果，可能只是向著解釋暗能量特性邁出的一小步。

這項研究的共同一作、杜倫大學計算宇宙學研究所的李寶久(Baojiu Li，音譯)教授說：“在廣義相對論中，科學家通過引入一種叫做暗能量的神秘物質來解釋宇宙的加速膨脹——最簡單的形式可能是宇宙學常數。然而，考慮到目前我們對于暗能量知之甚少，宇宙學常數之外的方法也得到廣泛認可。”

杜倫大學的研究人員預計，他們的研究結果可以通過利用位于澳大利亞和南非的平方千米陣(Square Kilometer Array)望遠鏡陣列進行觀察驗證。平方千米陣將于2020年投入使用。

平方千米陣將成為世界上最大的射電望遠鏡，旨在挑戰愛因斯坦的廣義相對論，研究宇宙大爆炸后第一批恒星和星系的形成，并幫助科學家了解自然界或暗能量。

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