研究者提出新模型，无需暗能量/暗物质解释宇宙本质
Researcher proposes first-time model that replaces dark energy and dark matter in explaining nature of the universe
by Russ Nelson, University of Alabama in Huntsville
Credit: Pixabay/CC0 Public Domain
阿拉巴马大学亨茨维尔分校 (UAH) 的物理学教授 Richard Lieu 博士在 Classical and Quantum Gravity 期刊上发表了一篇论文，提出了一种宇宙模型，该模型基于多个奇点的阶梯式演化，而非仅仅依靠大爆炸来解释宇宙的膨胀。
这个新模型无需借助暗物质或暗能量来解释宇宙的加速膨胀以及星系等结构的形成。
该研究人员的工作建立在先前的一个模型之上，该模型假设引力可以在没有质量的情况下存在。
Lieu 解释说：“这篇新论文提出了早期模型的改进版本，该版本也截然不同。新模型可以通过利用时间上的密度奇点，统一影响所有空间，来代替传统的暗物质和暗能量，从而解释宇宙的结构形成和稳定性，以及宇宙在大尺度上的关键观测属性。”
Lieu 改进后的模型不依赖于诸如“负质量”或“负密度”之类的奇异现象。该理论提出了一种观点，即宇宙的膨胀是由于一系列阶梯状的爆发引起的，这些爆发被称为“瞬时时间奇点”，它们将物质和能量注入整个宇宙，但发生得非常迅速，以至于无法观察到这些奇点的出现和消失。
Lieu 指出：“Fred Hoyle 爵士反对大爆炸宇宙学，并提出了宇宙的‘稳态’模型，在该模型中，随着宇宙的膨胀，物质和能量不断产生。但是，该假设违反了质量-能量守恒定律。”
“在当前的理论中，推测物质和能量会突然出现和消失，而且有趣的是，没有违反守恒定律。这些奇点是无法观察到的，因为它们在时间上很少发生并且速度极快，这可能就是为什么尚未发现暗物质和暗能量的原因。这些时间奇点的起源尚不清楚——可以肯定地说，大爆炸本身的那一刻也是如此。”
这些空间奇点代替暗物质，也会产生一种称为“负压”的东西，这是一种能量密度类型，类似于暗能量，具有排斥引力的作用，导致宇宙以加速的速度膨胀。
Lieu 说：“一个例子是磁场沿着场线施加的负压。爱因斯坦也在他 1917 年关于宇宙常数的论文中假设了负压。当正的质量-能量密度与负压结合时，有一些限制可以确保质量-能量密度相对于任何均匀移动的观察者保持为正，因此在新模型中避免了负密度假设。”
Lieu 新论文的标题——“暗物质和暗能量无处不在吗？”——暗示了研究人员的最终结论：“它们并非无处不在——意思是，并非始终存在，”研究人员说。“它们仅在短暂的时刻出现，在这些时刻，物质和能量确实均匀地充满整个宇宙，除了随机的空间密度变化，这些变化会增长以形成像星系这样的束缚结构。
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“在这两者之间，它们无处可寻。这项工作与标准模型之间的唯一区别是，时间奇点在后者中仅发生一次，而在前者中则发生不止一次。”
展望未来的研究，Lieu 说，验证他的宇宙模型的下一步可能是通过使用地面仪器而不是像 James Webb Space Telescope 这样的设备进行观测。
研究人员指出：“寻找所提出的效应的最佳方法实际上是使用大型地面望远镜——例如凯克天文台 [夏威夷州瓦imea] 或西班牙拉帕尔马的 Isaac Newton Group of Telescopes——进行深空观测，这些数据将根据红移进行‘切片’。”
“如果通过红移切片实现了足够的红移（或等效的时间）分辨率，人们可能会发现哈勃图表现出红移距离关系的跳跃，这将非常有意义。”
更多信息： Richard Lieu, Are dark matter and dark energy omnipresent?, Classical and Quantum Gravity (2025). DOI: 10.1088/1361-6382/adbed1
Provided by University of Alabama in Huntsville