紧急引力将重写历史？

什么是紧急引力，它将重写物理？-这个观念很新颖并且需要很多假设来验证。经过多年，试验结果得以验证。

什么是紧急引力，詹姆斯·韦伯太空望远镜的NIRCam（近红外相机）仪器的完整视图揭示了银河系密集中心的50光年宽的部分。估计有50万颗恒星在这张射手座C(Sar,C)区域的图像中闪耀，以及一些尚未确定的特征。（图片来源：NASA,ESA,CSA,STScl,Samuel Crowe(UVA）))

2009年，理论物理学家Erik Verlinde提出了对引力的彻底改造。在他的理论中，重力不是一种基本力，而是更深层次的隐藏过程的表现。但在此后的15年里，这个想法并没有太多实验支持。那我们接下来去哪里？出现在整个物理学中都是常见的。例如，温度的性质不是气体的固有性质。相反，它是无数微观碰撞的结果。

我们有工具将这些微观碰撞与温度相匹配；事实上，物理学中有一个完整的分支，称为统计力学，它使这些联系为人所知。在其他领域，微观行为和突现性质之间的联系并不那么清晰。例如，虽然我们了解超导背后的简单机制，但我们不知道微观相互作用如何导致高温超导体的出现。Verlinde的理论是基于斯蒂芬·霍金和雅各布·贝肯斯坦在20世纪70年代观察到的：黑洞的许多属性可以用热力学定律来表达。然而，热力学定律本身是从微观过程中产生的。对Verlinde来说，这不仅仅是一个巧合，而且表明我们所感知的重力可能来自于更深层次的物理过程。

2009年，他发表了他的理论的第一个版本。至关重要的是，我们不需要知道这些更深层次的过程是什么，因为我们已经有了描述紧急性质的工具包——统计力学。因此，Verlinde将这些技术应用于重力，并得出了重力的替代公式。因为重力也与我们的运动、惯性、空间和时间概念有关，这意味着我们的整个宇宙也是从这些相同的更深过程中出现的。起初，这并没有多少结果；重写已知的物理定律，虽然有趣，但并不一定能提供更深入的见解。

但在2016年，Verlinde扩展了他的理论，发现包含暗能量的宇宙自然会导致空间的新出现属性，从而允许它在低密度区域向内推进。这一发现引发了一阵兴奋，因为它为暗物质提供了另一种解释。目前，天文学家认为暗物质是一种神秘的、看不见的物质，构成了每个星系的大部分质量。虽然假说已经能够解释大量的观测结果，从星系内恒星的旋转速率到宇宙中最大结构的演化，但我们还没有确定神秘的粒子。

在Verlinde关于涌现的引力的图片中，一旦你进入低密度区域-基本上，太阳系以外的任何东西-引力的行为与我们从爱因斯坦的广义相对论中所期望的不同。在大尺度上，对空间本身有一种自然的向内拉动，这迫使物质比其他情况下更紧密地聚集在一起。这个想法令人兴奋，因为它让天文学家找到了一种方法来测试这个新理论。观测者可以将这种新的引力理论应用于星系结构和演化模型中，以发现它与暗物质模型之间的差异。

然而，多年来，实验结果喜忧参半。一些早期的测试在恒星的自转速率方面支持出现引力而不是暗物质。但最近的观察没有发现优势。暗物质也可以解释比星系旋转速率更多的东西；星系团内的测试发现，涌现的引力即将到来。-暗物质引力本身的起源？为什么引力如此微弱？答案可能就在时空的本质中“量子引力”最终可以帮助将量子力学与广义相对论结合起来这不是紧急引力的终结。

这个想法仍然很新，需要在计算中进行大量假设才能使其工作。如果没有一个完全实现的理论，很难说它对星系和星系团行为的预测是否准确地代表了突然出现的引力会告诉我们什么。天文学家仍在尝试开发更严格的测试，比如使用来自宇宙微波背景的数据，以真正验证该理论。紧急引力仍然是一个有趣的想法。如果它是正确的，我们将不得不从根本上重塑我们对自然世界的理解，并通过更深层次、更复杂的相互作用的镜头看到重力和运动，甚至更基本概念，如时间和空间。但就目前而言，这仍然只是一个有趣的想法。只有时间和广泛的观察测试才能告诉我们我们是否在正确的轨道上。

By：Paul Sutter

FY: 何丹怀

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