没有质量的引力是什么？无论是牛顿描述万有引力普遍效应的革命性定律，还是爱因斯坦提出的弯曲时空理论，我们都认为万有引力只存在于物质领域。
现在，一项疯狂的新研究表明，引力可以在没有质量的情况下存在，从而方便地消除了对宇宙中最难以捉摸的物质之一 —— 暗物质的需求。
暗物质是一种假想的、看不见的物质，据信占宇宙总质量的85%。最初的设计是为了解释星系在高速旋转下保持在一起，但它尚未被直接观察到，这导致物理学家提出了各种各样的想法，以避免将这种难以捉摸的物质作为堵塞当前理论漏洞的方法。
这方面的最新研究来自亨茨维尔阿拉巴马大学的天体物理学家理查德·刘（Richard Lieu），他提出，宇宙可能包含薄的贝壳状“拓扑缺陷”层，而不是暗物质将星系和其他天体结合在一起，这些“拓扑缺陷”层在没有任何潜在质量的情况下产生引力。
理查德·刘开始试图找到爱因斯坦场方程的另一种解，该方程将时空的曲率与其中物质的存在联系起来。
正如爱因斯坦在1915年的广义相对论中所描述的那样，时空围绕着宇宙中的物质束和辐射流弯曲，这取决于它们的能量和动量。当然，在爱因斯坦著名的方程中，能量与质量有关：E=mc2。
因此，一个物体的质量与它的能量有关，而能量使时空弯曲 —— 这种时空弯曲就是爱因斯坦所描述的引力，比17世纪牛顿将引力近似为两个有质量的物体之间的力要复杂得多。换句话说，引力似乎与质量有着千丝万缕的联系。
理查德·刘认为，事实并非如此。
在他的工作中，理查德·刘着手解决爱因斯坦场方程的简化版本，该方程允许在没有任何可检测质量的情况下存在有限的引力。他说，他的努力是“出于对现状的失望，即暗物质存在的概念，尽管整个世纪都缺乏任何直接证据。”
理查德·刘的解决方案由壳形拓扑缺陷组成，这种缺陷可能出现在物质密度非常高的、非常紧凑的空间区域中。
这些同心壳层包含了一层薄薄的正质量层，而外层是负质量层。这两个质量相互抵消了，所以这两层的总质量正好是零。但当一颗恒星位于这个壳层上时，它会受到一个巨大的引力，把它拖向壳层的中心。
“我论文的论点是，至少它假设的壳是无质量的，”理查德·刘说。如果这些有争议的建议有任何分量，“那么就没有必要让这种看似无休止的暗物质搜索永久化。”
那么，接下来的问题是，如何通过观察来证实或反驳理查德·刘提出的炮弹呢。
理查德·刘在他的论文中写道：“宇宙中环状和壳状星系形成的频率越来越高，这为这里提出的来源类型提供了证据。”尽管他承认，他提出的解决方案是“高度暗示性的”，并且不能单独质疑暗物质假说。
“这充其量只是一个有趣的数学练习，”理查德·刘总结道。“但这是第一个证明引力可以在没有质量的情况下存在的（数学）证据。”
这项研究发表在《皇家天文学会月报》上。
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