你有没有想过,我们学过的万有引力定律可能是错的?这个定律是牛顿在看到苹果掉下来时想出来的,它可以解释很多事情,比如为什么月亮围着地球转,为什么地球围着太阳转。但是当我们看得更远一些,比如到了星系的范围,我们就发现这个定律不太管用了。因为星系里面有很多恒星,它们都在围着星系中心转,但是它们转得太快了,按照牛顿的定律,它们应该飞出去才对。
为了解释这个问题,科学家们就假设了一种叫做“暗物质”的东西,它是一种看不见摸不着的物质,但是它有很大的重量,所以它可以给恒星一个向内的力,让它们不会飞出去。
这个说法听起来很合理,但是也有一些科学家不太相信。他们觉得既然暗物质看不见摸不着,那么它到底是什么呢?它是怎么产生的呢?它又在哪里呢?为了回答这些问题,他们就想出了另一个办法,那就是改变牛顿的定律。他们认为,在一些特殊的情况下,牛顿的定律可能不适用,需要用另一个定律来代替。这个定律叫做修正牛顿动力学(MOND),它是一个以色列物理学家桑德斯在1980年提出的。他说,在一些加速度很小的地方,比如星系边缘,引力的大小不再和距离的平方成反比,而是和距离成反比。这样一来,引力就会变大一些,就可以解释恒星为什么转得那么快了。
这个理论听起来也很合理,但是它能不能用在我们自己的太阳系呢?这个问题最近被两位理论物理学家马图尔和布朗研究了。他们想知道MOND对外太阳系有没有影响。外太阳系指的是海王星以外的地方,那里有很多小行星和冰块。2016年,天文学家发现了一些奇怪的事情:有些小行星的轨道好像不太正常,好像有什么东西在影响它们。有人猜测可能是有一颗第九颗行星存在。
第九颗行星?这可不是开玩笑!我们都知道,在2006年之前,我们认为太阳系有九颗行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。但后来科学家发现冥王星太小了,而且还有很多和它差不多大小的小行星存在。所以他们就把冥王星降级了,说它只是一个矮行星,并且取消了第九颗行星的称号。但是如果真的有一颗第九颗行星存在,那么它一定很大很远,才能影响外太阳系小行星的轨道。
马图尔和布朗想知道,如果用MOND来计算外太阳系小行星的轨道,会不会和观测数据一样呢?如果会的话,那么就说明第九颗行星可能不存在,因为它们的轨道是被银河系本身的引力场所影响的。他们做了很多计算,发现MOND的结果和观测数据非常接近。这就让他们很兴奋,因为这意味着MOND可能是正确的,而暗物质可能是多余的。
当然,这个结论还不能说是最终的,因为外太阳系的数据还很少,还有很多不确定的因素。也许以后有更多的观测数据出来,第九颗行星说法又会占上风。但无论如何,这个研究都说明了外太阳系探索的重要性。它不仅可以帮助我们检验基本物理定律和理论是否正确,也可以帮助我们发现更多关于太阳系和地球之外生命的秘密。也许有一天,我们就能在太阳系边缘找到一个新的世界。