挑战暗物质理论，新理论称宇宙已有270亿年历史

几十年来，盛行的宇宙学模型将暗物质和暗能量置于我们理解宇宙结构和演化的中心。这些看不见的成分被认为构成了宇宙的很大一部分，仅暗物质就占了宇宙的 27%。然而，天体物理学家、渥太华大学客座教授拉金德拉·古普塔 （Rajendra Gupta） 的一项开创性研究正在挑战这一长期存在的观点。古普塔的工作发表在《天体物理学杂志》上，提出了一个模型，可以在不需要暗物质或暗能量的情况下解释宇宙的行为。

我们自以为知道的暗物质

暗物质长期以来一直是现代宇宙学的基石，旨在解释仅用可见物质无法解释的观察到的引力效应。自1930年代天文学家弗里茨·兹威基 （Fritz Zwicky）第一次注意到星系团中的异常运动以来，科学家们一直使用暗物质来解释为什么星系的自转速度比预期的要快，或者为什么星系团的行为方式似乎与其可见质量不一致。尽管暗物质缺乏直接探测，但它的存在是从引力透镜、星系自转曲线和其他宇宙现象中推断出来的。

然而，这些解释是基于暗物质以固定的、不可见的形式存在的假设。古普塔的研究引入了另一种解释，质疑暗物质的必要性。根据古普塔的说法，如果自然界的基本力量不是恒定的，而是随着时间的推移而变化，那么许多观察到的宇宙现象可以在不援引暗物质的情况下得到解释。这一假设与广泛接受的 ΛCDM 模型形成鲜明对比，ΛCDM 模型几十年来一直是标准宇宙学框架。

古普塔对此作出解释：研究的结果证实，我们之前关于宇宙年龄为 267 亿年的工作（'JWST 早期宇宙观测和 ΛCDM 宇宙学'）使我们能够发现宇宙不需要暗物质存在，这标志着与传统宇宙学叙事的重大背离，在传统的宇宙学叙事中，暗物质一直是解释宇宙结构和行为的重要元素。

古普塔理论中的常数变化与疲劳光效应

古普塔模型的核心思想之一是协变耦合常数（CCC）（Conformal Cyclic Cosmology，保形循环宇宙学）的概念。根据这一理论，自然界的常数——例如电磁力的强度或光速——在空间和时间上并不是固定的。如果这些常数变化，哪怕是轻微的变化，它可能会从根本上改变我们解释宇宙观测的方式。例如，来自遥远星系的光的行为可能会因光速的变化而改变，从而导致对红移和距离测量的误解。

古普塔还融入了“疲劳光”——TL的概念，该概念提出，当光传播很远的距离时，它会失去能量，导致它向光谱的红色端移动。在这种观点中，红移不仅仅是标准模型所暗示的宇宙膨胀的结果，而是光与空间介质长距离相互作用的自然结果。

这些想法共同构成了CCC+TL 模型，古普塔认为该模型可以解释许多通常归因于暗物质的相同宇宙现象。古普塔的模型没有调用看不见的物质，而是表明基本常数的变化和光随时间失去能量的影响可以解释相同的观察结果。

宇宙膨胀和削弱力量效应

标准宇宙学模型的一个关键特征是暗能量的概念，这是一种神秘的力量，被认为是宇宙加速膨胀的原因。然而，古普塔的发现挑战了这一观点，表明膨胀不是由于暗能量，而是自然力量随着时间的推移而减弱。古普塔断言，随着自然力量的变化，宇宙的膨胀速度加快，而不需要存在像暗能量这样看不见的、未被发现的力量。

与标准宇宙学理论相反，在标准宇宙学理论中，宇宙的加速膨胀归因于暗能量，我们的研究结果表明，这种膨胀是由于自然力量的减弱，而不是暗能量。这一理论转变可能对我们理解宇宙的命运及其长期演化产生深远的影响。

如果自然力的减弱可以解释宇宙加速，那么它将提供比调用暗能量更简单、更奥妙的解决方案，尽管经过数十年的研究，暗能量仍然是一个神秘的概念。古普塔的模型提出，随着宇宙的老化，支配其行为的规律可能会演变，从而导致与宇宙膨胀模式一致的可观察结果。

古普塔的理论能成为探索宇宙的新方向？

古普塔理论面临的最重大挑战之一是它必须经受住严格的考验。该模型提出了几个可以与当前观测结果进行比较的预测，例如星系旋转剖面、引力透镜和宇宙微波背景 （CMB）。如果CCC+TL模型是正确的，那么这些现象应该显示出与标准ΛCDM模型下预期不同的不同模式。

“有几篇论文质疑暗物质的存在，但据我所知，我的论文是第一篇消除其宇宙学存在的论文，同时与我们有时间确认的关键宇宙学观测一致，”古普塔自信地总结道。如果古普塔的想法经得起推敲，它们可能会改变我们理解宇宙结构、年龄和膨胀的方式。

宇宙学家团队已经在进行测试，以检验CCC+TL 模型是否能够准确预测星系团、红移模式和宇宙背景辐射分布的观测。如果古普塔的理论得到验证，它可能标志着我们对宇宙学理解的范式转变，用更动态、不断发展的宇宙观取代暗物质和暗能量。

对我们理解宇宙年龄的潜在影响

也许古普塔理论中最激进的主张是认为宇宙比目前认为的要古老得多。根据对宇宙微波背景和宇宙膨胀率的测量，宇宙年龄的标准估计约为138亿年。然而，古普塔的模型表明，宇宙的年龄甚至可能长达267亿年，比公认的年龄大幅增加。

这个修订后的时间线将对我们理解星系形成、恒星的发展和宇宙事件的历史产生重大影响。如果宇宙确实比我们想象的要古老，它可以为第一个星系的形成以及导致我们今天观察到的宇宙的条件提供新的见解。