美國宇航局科學家表示太陽系中可能潛伏著神秘的“第五種力量”

美國太空總署噴射推進實驗室的物理學家 Slava Turyshev 進行的一項新研究探討了研究人員如何解決這一差異。他的工作表明，關鍵可能在於如何設計實驗來尋找離家更近的暗能量和暗物質的跡象，這一點非常具體且有選擇性。

宇宙物理學和局部物理學之間的「巨大脫節」。

問題的核心是科學家所說的「大脫節」。物理定律似乎根據觀察規模的不同而發揮不同的作用。在物質非常少（即沒有引力）的區域，與暗能量或修正重力相關的效應更加明顯。相較之下，在充滿物質和強引力的密集環境中，相同的效應似乎消失了，至少根據目前的儀器來看是如此。

在太陽系內部，一切都符合傳統物理學。行星遵循預期的軌道運行。太陽周圍的時空測量，包括來自太空船訊號的數據，與預測完全相符。從太陽系發出的每個探測器的行為就好像僅在標準重力作用下一樣。沒有任何明顯的異常跡象。

來自遙遠宇宙的有力證據

當我們把目光放得更遠時，情況就會發生巨大的變化。在星系乃至更遠的尺度上，宇宙似乎正在膨脹。儘管科學家仍在爭論這種膨脹的確切速度，但有強有力的證據表明，某些東西正在以當前理論無法完全捕捉到的方式影響重力或時空。

目前，暗能量是這種行為的最佳解釋，儘管其真正本質尚不清楚。

投射效應與隱藏的“第五力量”

一種可能的解釋涉及一種稱為「篩選」的現象。在這個想法中，不和諧的原因會根據周圍環境的不同而改變其行為。隨著密度的增加，其影響變得更弱或更難檢測。

顯示模型主要有兩種類型。第一個被稱為「變色龍」模型。在這種情況下，假設的第五種自然力（除了重力、電磁力和兩種核力之外）會根據附近物質的數量調整其強度。在低密度區域，它會變強並產生與暗能量相關的效應。在稠密地區，它的強度非常弱，儘管它仍然存在，但目前的儀器無法檢測到它。在像太陽這樣的物體周圍，它可能只出現在薄薄的外層中，但原則上仍然可以在那裡進行測量。

凡施泰因的表現與​​受壓迫的力量

另一種解釋是 Vainshtein 投影模型。在這裡，力本身並沒有改變。相反，周圍的重力有效地抵消了它的影響，使它看起來很弱。該模型引入了 Vainshtein 半徑的概念，它標誌著力恢復正常強度的距離。

對於太陽來說，這個半徑估計會延伸到大約 400 光年。該區域包含許多恆星，這意味著力量將被轉移到太陽系之外和銀河系的大部分地區。

為什麼可能需要新的太陽系任務

兩種顯示模型都可以在歐幾裡得和暗能量光譜儀（DESI）等任務收集的大規模觀測中留下微妙的線索。然而，這些調查關注的是遙遠的星系，無法直接揭示太陽系中力的作用方式。

為了在當地測試這些想法，科學家需要專門為此目的設計一個專門的任務。更重要的是，研究人員需要一個可證偽的理論來預測這樣的任務應該要偵測什麼。

可檢驗預測的重要性

圖裡舍夫博士強調，如果沒有明確且可證明的預測，太陽系的額外實驗就不太可能產生新結果。到目前為止，觀測一致證實了廣義相對論。在沒有新的理論指導的情況下繼續進行類似的實驗可能不會產生有用的信息。

然而，如果科學家能夠利用大型宇宙學調查的數據來提出適用於太陽系的具體假設，那麼就有可能設計出旨在測試這些假設的實驗。

展望未來：建立更好的工具

開發足夠靈敏的工具來檢測這些微妙的影響可能需要時間。同時，進展也很重要，任務的重點是逐步提升衡量能力。

如果可以從當前數據中得出明確且可測試的預測，並且可以實際建立實驗來測試它，那麼追求這種可能性可以帶來重大進展。這項發現有可能重塑我們對引力、暗能量和宇宙基本運作的理解。