引力测试结果出炉，牛顿万有引力定律在8亿光年尺度屹立不倒！

宇宙尺度上的引力测试结果出炉，平方反比定律屹立不倒，暗物质地位进一步巩固。一个跨越数亿光年的实验，给出了一个几乎令所有人都意料之中、却又意义深远的答案：牛顿的引力定律，依然成立。

这项由宾夕法尼亚大学宇宙学家帕特里西奥·加拉多（Patricio Gallardo）领衔、发表于《物理评论快报》的研究，动用了迄今最大尺度的宇宙引力测量手段，对数十万个星系团之间的引力行为进行了系统分析。结果显示，在8000万至8亿光年的距离范围内，引力仍然严格遵循距离平方反比关系，指数测定值为2.1，误差正负0.3。

这是牛顿1687年写下那个公式以来，它所经历的最严苛、也是尺度最大的一次考验。

物理学家们很早就发现了一件让人头疼的事：宇宙的运行轨迹和账面对不上。

在星系中，距离核心较远的恒星理应运动得更慢，就像太阳系中远离太阳的行星那样。然而观测显示，这些外围恒星的速度比预期快得多，星系团中的整个星系也存在同样的问题——它们运动的速度，根本无法用肉眼可见的物质质量来解释。

"当我们看星系内的恒星或星系团中的星系如何运动时，它们的速度远超可见物质所能提供的引力，"加拉多说。"这本宇宙账，一直差得很远。"

面对这道缺口，科学界分成了两个阵营：一派认为宇宙中存在大量看不见的"暗物质"，其引力填补了这个空白；另一派则主张，是引力定律本身出了问题，需要修正，其中最具代表性的理论是20世纪80年代提出的"修正牛顿动力学"（MOND）。MOND并不引入暗物质，而是在极低加速度下调整牛顿第二定律的形式。如果MOND是正确的，引力在大尺度上的衰减方式将与平方反比定律出现偏差。

这一次，研究团队用数据给出了判决。

大爆炸发生约38万年后，宇宙释放出一批光子，至今仍以微波的形式弥漫在宇宙各处，这就是"宇宙微波背景辐射"（CMB）。当这些古老的光子穿越星系团时，会与其中的高能电子发生碰撞，并根据星系团的运动方向相应地获得或损失能量。这一细微变化，可以被用来直接测量星系团的运动速度，精度极高。

智利阿塔卡马沙漠中、海拔5000米高原上的阿塔卡马宇宙学望远镜（ACT）从2007年运行至2022年，积累了海量CMB观测数据，正是这项研究的核心数据来源。研究团队同时结合了斯隆数字巡天（SDSS）对数百万个星系空间分布的长期测绘成果，将两类数据叠加，构建出一幅引力随距离变化的精确图谱。

研究聚焦于距地球56亿至77亿光年的星系团，刻意规避了宇宙膨胀和暗能量在更大时间跨度上造成的干扰，使引力信号尽可能纯粹、可靠。最终，团队探测到了低至10飞米每平方秒的加速度，相当于地球表面重力加速度的万亿分之一，这一灵敏度令人叹为观止。

测量结果与牛顿、爱因斯坦的理论框架高度吻合，与MOND的预测则明显不符。

耶鲁大学天体物理学家普里亚姆瓦达·纳塔拉詹（Priyamvada Natarajan）指出，这项结果"本不令人意外，但它切实削弱了MOND理论的立足空间"。加拉多也坦言，MOND本就难以完整描述宇宙结构的演化，这项新数据更让它雪上加霜。

既然引力在宇宙尺度上表现正常，那么星系和星系团中那部分"多余"的引力效应，便只能归结于某种看不见的物质。

"这项研究加强了宇宙中确实存在暗物质成分的证据，"加拉多说，"但我们依然不知道它究竟是什么。"