阿拉巴马大学亨茨维尔分校的研究提出无质量引力理论，或可替代暗物质解释。

阿拉巴马大学亨茨维尔分校的Dr. Richard Lieu在一项新研究中挑战了我们对引力的理解，提出了可能替代暗物质的解释。这项研究发表在《皇家天文学会月刊》上，提出了一种可以独立于质量存在的引力理论。

暗物质是一种假设的物质类型，通过引力效应得以推测存在。根据广义相对论，暗物质不能用可见的物质来解释。1932年，荷兰天文学家Jan Oort最初提出这一理论，以解释使星系团聚集在一起的所谓“缺失质量”。然而，这一理论至今仍未解决。

Dr. Richard Lieu表示：“我的灵感来自于寻找广义相对论引力场方程的另一种解法，其中适用于星系和星系团条件的简化版本称为泊松方程。在没有任何可检测质量的情况下，这个方程给出了有限的引力。这一研究动机源于我对现状的不满，即尽管一个世纪以来没有任何直接证据，但暗物质的存在仍被认为是理所当然的。”

研究人员认为，宇宙中普遍存在的壳状拓扑缺陷结构可能是维持星系或星系团所需“额外”引力的来源。

这些缺陷很可能是在早期宇宙发生相变时形成的。宇宙相变是指物质状态在整个宇宙中同时改变的物理事件。

Lieu补充道：“目前尚不清楚宇宙中哪种具体的相变会导致这种拓扑缺陷。拓扑效应是空间中非常紧凑的区域，具有非常高的物质密度，通常以称为宇宙弦的线状结构存在，虽然球状壳这样的二维结构也是可能的。我的论文中的壳包括一层薄薄的正质量内层和一层薄薄的负质量外层；两层的总质量——即质量上唯一可以测量的——正好为零，但当一颗恒星位于这个壳上时，它会体验到强大的引力将其拉向壳的中心。”

引力最终包括空间时间本身的扭曲，允许所有物体相互作用，无论其质量大小。例如，已证明无质量的光子会受到天体的引力影响。

Lieu指出：“由组成星系或星系团的一组同心奇点壳产生的光线弯曲是由于光线穿过一个壳时略微向内偏转——即向大型结构或壳的中心偏转。穿过多个壳的总效果是一个有限且可测量的总偏转，这在很大程度上模仿了大量暗物质的存在，就像恒星轨道的速度一样。”

他补充道：“光线偏转和恒星轨道速度是评估大型结构(如星系或星系团)中引力场强度的唯一手段。我的论文认为，至少所假设的壳是无质量的。这样一来，就不需要进行这种看似无休止的暗物质搜寻了。”

未来的研究将可能集中在这些壳如何协调形成星系或星系团，以及这些结构如何演变。

Lieu总结道：“这篇论文并未尝试解决结构形成的问题。有争议的一点是，这些壳最初是平面还是直弦，但角动量使它们卷曲起来。还有一个问题是如何通过专门的观测来确认或反驳所提出的壳。当然，即使是一个高度暗示性的替代解也不足以单凭自身就否定暗物质假说——它充其量可能是一个有趣的数学练习。但这是引力可以无质量存在的第一个证明。”

本文译自 azoquantum，由 sein 编辑发布。

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