研究表明，爱因斯坦相对论中新发现的“故障”可能会改写宇宙规则

爱因斯坦的广义相对论是我们对大尺度宇宙的最佳描述，但一项新的观察报告称，古代结构周围的引力存在“故障”，可能会迫使它被修改。

研究人员认为，引力中奇怪的“宇宙故障”可以在最大尺度上解释宇宙的怪异行为。 

广义相对论最初由阿尔伯特·爱因斯坦于 1915 年提出，至今仍然是我们对引力在中到大尺度上如何发挥作用的最好、最准确的理解。 

然而，如果把镜头拉得更远，观察巨大的引力束缚星系群的相互作用，就会发现一些不一致的情况。这表明，理论上引力在所有时间和尺度上都是一个常数，但实际上在宇宙距离上可能会稍微减弱。 

在 3 月 20 日发表在《宇宙学与天体粒子物理学杂志》上的一项研究中，研究人员将这种差异描述为“宇宙故障”，他们表示，他们提出的解决方案可以帮助我们了解宇宙中一些最持久的谜团。

研究合著者、安大略省滑铁卢大学天体物理学教授 Niayesh Afshordi 表示：“这就像在球体表面制作拼图，然后将拼图块放在平坦的桌子上并尝试将它们拼凑在一起。”告诉《生活科学》。 “在某些时候，桌面上的部分将不太适合彼此，因为你使用了错误的框架。

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阿夫肖迪补充道：“这个故障是从根本上违反爱因斯坦等效原理（或洛伦兹对称性）的确凿证据，这可能为量子引力、大爆炸或黑洞带来截然不同的图像。”

宇宙值得关注 

爱因斯坦的广义相对论非常擅长描述量子尺度以上的宇宙，它甚至预测了宇宙的其他方面，包括黑洞、光的引力透镜、引力波和大爆炸。

然而理论与现实之间仍然存在一些差异。首先，尝试缩小广义相对论来描述引力如何在量子尺度上运行，将其通常稳健的方程变成了难以理解的废话。 

其次，完成我们当前的宇宙模型需要引入两个神秘的补充，即暗物质和暗能量。这些实体被认为构成了宇宙的大部分内容，但从未被直接探测到，也无法解释为什么我们的宇宙根据我们观察的位置以不同的速度膨胀。 

针对这些问题，新论文的作者提出了一个简单的建议：在不同距离尺度上对爱因斯坦的理论进行调整。

“修改非常简单：我们假设宇宙尺度上的万有引力常数与较小尺度（如太阳系或银河系）相比是不同的，”阿夫肖迪说。 “我们称之为宇宙故障。”

阿夫肖迪表示，这一调整改变了宇宙微波背景（大爆炸后 38 万年产生的剩余辐射）以及宇宙结构和膨胀中发现的模式。 这些调整是微妙的，但万有引力定律随距离尺度变化的含义可能是深远的。

“我们找到了这个故障的证据：宇宙引力比银河系/太阳系引力弱约 1%，”他补充道。 

研究人员表示，这一故障的存在可以通过下一代星系调查来证实，包括欧洲航天局的欧几里得太空望远镜、暗能量光谱仪和西蒙斯天文台进行的调查。他们表示，这些仪器对毛刺的测量精度应该是目前的四倍，因此证实或排除了他们的理论。

然而，一些科学家表示，对爱因斯坦相对论的简单修改可能还不够。事实上，天文观测所揭示的差异可能暗示我们对宇宙的理解需要彻底重写。

卡内基梅隆大学物理学教授兼物理系主任斯科特·多德尔森 (Scott Dodelson) 表示：“这个新模型与数据的拟合程度稍好一点，这并不奇怪，但这也许告诉了我们一些事情。”参与研究。

“如果是这样，那就意味着我们了解的甚至比我们想象的还要少，”他告诉《生活科学》。 “我的直觉是，我们需要一种新的范式，而不是添加更多新东西。但目前还没有人想出任何有意义的东西。”