愛(ài)因斯坦最著名的理論剛剛通過(guò)了有史以來(lái)最大的挑戰(zhàn)

阿爾伯特·愛(ài)因斯坦 （Albert Einstein） 在 20 世紀(jì)初為描述物理宇宙的引力運(yùn)作而設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)仍然很強(qiáng)大。

在最大的測(cè)試之一廣義相對(duì)論迄今為止，一個(gè)龐大的天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)繪制了宇宙 110 億年歷史中近 600 萬(wàn)個(gè)星系的分布圖。

引力將這些星系沿著宇宙網(wǎng)的鏈聚集在一起，抵抗宇宙膨脹的向外拉力，以及網(wǎng)隨時(shí)間演變的方式，與愛(ài)因斯坦著名理論的預(yù)測(cè)完全一致。

這也許是迄今為止對(duì)廣義相對(duì)論的最大規(guī)模的測(cè)試，跨越了宇宙 138 億年歷史的大部分時(shí)間——這意味著該理論在最大的尺度上都站得住腳，而且最小的.

研究結(jié)果已提交發(fā)布，并可在三個(gè)新的預(yù)印本提前上傳到 arXiv同行審查.

“廣義相對(duì)論已經(jīng)在太陽(yáng)系的尺度上得到了很好的測(cè)試，但我們也需要測(cè)試我們的假設(shè)在更大的尺度上是否有效。”宇宙學(xué)家 Pauline Zarrouk 說(shuō)法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心。

“研究星系形成的速度可以讓我們直接測(cè)試我們的理論，到目前為止，我們正在與廣義相對(duì)論在宇宙學(xué)尺度上的預(yù)測(cè)一致。”

引力是宇宙運(yùn)作方式的基礎(chǔ)。我們不知道它是什么或?yàn)槭裁词撬?，只是有質(zhì)量的物體往往會(huì)吸引其他有質(zhì)量的物體;吸引力的強(qiáng)度與質(zhì)量成正比;并且它改變了圍繞質(zhì)量的時(shí)空幾何。

它的行為也像是將宇宙拉在一起的膠水。由暗物質(zhì)跨越整個(gè) Universe某種 Web;宇宙中的大部分物質(zhì)都沿著股以及這個(gè)宇宙網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)。

它是可預(yù)測(cè)的和可測(cè)量的，而且到目前為止，廣義相對(duì)論的制約和定義非常好。但是，發(fā)現(xiàn)理論中的缺陷可能會(huì)揭示一些非常棘手的問(wèn)題的解決方案，例如量子力學(xué)和經(jīng)典物理學(xué)之間不可調(diào)和的差異。因此，科學(xué)家們不斷探究它，看看宇宙的內(nèi)容是否在所有尺度上看起來(lái)都像廣義相對(duì)論所說(shuō)的那樣。

這就把我們帶到了勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)暗能量光譜儀器 （DESI） 是一個(gè)龐大的國(guó)際合作項(xiàng)目，目前正在努力繪制可觀(guān)測(cè)宇宙的地圖，以解開(kāi)其最大的秘密。它一直在運(yùn)行自 2019 年起;新結(jié)果基于對(duì) Instrument 獲得的第一年數(shù)據(jù)的詳細(xì)和擴(kuò)展分析。

DESI Collaboration 使用這些數(shù)據(jù)對(duì)宇宙歷史上的 570 萬(wàn)個(gè)星系和類(lèi)星體進(jìn)行了艱苦的調(diào)查，繪制了從 110 億年前的早期宇宙開(kāi)始，它們?cè)谟钪婢W(wǎng)上的生長(zhǎng)、演化和分布。

他們使用廣義相對(duì)論來(lái)預(yù)測(cè)宇宙網(wǎng)的增長(zhǎng)和分布，并發(fā)現(xiàn)我們生活的宇宙在史詩(shī)般的宇宙尺度上表現(xiàn)了相對(duì)論所說(shuō)的應(yīng)該有的樣子。增加更多的引力，或者帶走一些引力，宇宙看起來(lái)就不再一樣了。

該結(jié)果是在今年早些時(shí)候的一篇論文之后得出的，該論文測(cè)量了宇宙的膨脹率基于聲波的宇宙遺跡，當(dāng)彌漫在早期宇宙中的原子霧散去時(shí)，這些聲波會(huì)凍結(jié)。DESI 合作組織希望正在進(jìn)行的努力將繼續(xù)揭示宇宙的演化，進(jìn)而揭示驅(qū)動(dòng)宇宙的神秘力量。

“這是 DESI 第一次關(guān)注宇宙結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)，”物理學(xué)家 Dragan Huterer 說(shuō)密歇根大學(xué)的?！拔覀冋故玖艘环N巨大的新能力，可以探測(cè)修正的引力并改善對(duì)暗能量模型的約束。而這只是冰山一角。

結(jié)果還對(duì)中微子，一個(gè)如此“幽靈”的粒子，以至于我們一直無(wú)法精確稱(chēng)重.

該調(diào)查仍在進(jìn)行中，協(xié)作組織的工作也是如此。研究人員目前正在分析 DESI 運(yùn)營(yíng)前三年的數(shù)據(jù)。當(dāng)該儀器完成工作時(shí)，它將收集超過(guò) 4000 萬(wàn)個(gè)星系和類(lèi)星體的數(shù)據(jù)。

最熱切的希望之一是它將有助于揭示暗物質(zhì)的本質(zhì)，即神秘的不可見(jiàn)物質(zhì)東西負(fù)責(zé)在宇宙中產(chǎn)生額外的引力;和暗能量，神秘的無(wú)形東西負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)宇宙的可變加速膨脹。

“暗物質(zhì)約占宇宙的四分之一，暗能量占另外 70%，我們真的不知道它們是什么?！?a>物理學(xué)家 Mark Maus 說(shuō)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和加州大學(xué)伯克利分校。

“我們可以拍攝宇宙照片并解決這些重大的基本問(wèn)題的想法令人興奮?！?/p>

該團(tuán)隊(duì)的論文現(xiàn)已發(fā)布在預(yù)印本服務(wù)器 arXiv 上.

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