科学剃刀

　　探索宇宙奥秘 · 理性思考

　　想象一下，你坐在家里，看着院子里两个小孩在极慢速地转圈跳舞。你只瞥见了一瞬间的舞步，就能判断出他们之间的吸引力是否符合牛顿定律？天文学家现在就干了这么一件事，而且他们盯上的“舞者”，是距离我们数百光年之遥的成对恒星。

　　2026年2月20日，一篇发表在《天体物理学期刊快报》上的研究，展示了一种测量引力强度的新方法。这并非一次普通的观测，而是一场在极端条件下的“引力考试”。主考官是韩国世宗大学的蔡奎铉（Kyu-Hyun Chae）研究员，考场则是宇宙中那些关系极为松散的“宽距双星”。

　　观测宇宙的“超低音”

　　什么是宽距双星？你可以把它们想象成宇宙中若即若离的舞伴。它们彼此环绕，但距离极远，通常相隔几千甚至上万天文单位。

　　一个天文单位是地球到太阳的距离。这意味着，这对舞伴之间的距离，可能是太阳到冥王星距离的几十倍甚至上百倍。在如此遥远的距离上，它们之间的引力已经微弱得令人难以置信。

　　有多弱？它们的加速度小于每秒每秒1纳米。这是真正的“超低音”区，比我们日常感受到的地球引力小了亿万倍。

　　正是在这个加速度尺度上，宇宙露出了它最神秘的一面。我们知道，星系外围的恒星旋转速度太快，仅靠可见物质的引力根本无法束缚住它们。为了解释这个现象，主流理论引入了“暗物质”。但也有人提出另一种可能：也许在加速度极低的环境下，牛顿的引力定律本身需要修正？ 这个想法被称为“修正牛顿动力学”（MOND）。

　　宽距双星的特殊之处在于，它们内部没有暗物质。如果它们的运动依然“不正常”，那就会直接指向引力理论本身的问题。

　　给恒星“舞步”做三维建模

　　过去，天文学家只能测量恒星在天空平面上的二维运动。这就像只看舞者的影子，信息量远远不够。但真正的引力检验，需要三维数据，也就是还要知道恒星是朝着我们飞来，还是离我们远去。

　　蔡奎铉团队开发的是一种全新的贝叶斯算法。他们不再试图描绘完整的轨道——那需要成千上万年的观测——而是利用开普勒定律的精髓：在椭圆轨道上，恒星处于某个特定位置的概率是不同的。

　　“开普勒第二定律告诉我们，恒星在远星点（距离最远）附近‘徘徊’的时间，要比在近星点（距离最近）附近长得多。”蔡奎铉解释道。因此，通过精确测量某个瞬间两颗恒星的相对位置和三维速度，就可以反推它们所受引力的强度。

　　这套方法对数据精度要求极高。他们不仅用到了欧洲航天局盖亚卫星（Gaia）的数据，还结合了HARPS等高精度光谱仪测量的视向速度。这相当于给恒星的舞步配上了高精度的“运动捕捉系统”。

　　4.9西格玛：一次可能改写教科书的“偏差”

　　在最新发表的这项试点研究中，团队分析了32个宽距双星系统，其中8个处于极低加速度区间。初步结果显示，那些处于高加速度区间的双星，运动完美符合牛顿定律。但当加速度低于约每秒每秒1纳米的阈值时，事情起了变化。

　　这些宽距双星的运动，偏离了牛顿引力的预测。

　　统计分析表明，这个偏差的置信度达到了4.9西格玛。这是什么概念？在粒子物理学中，5西格玛是宣布发现的“黄金标准”。4.9西格玛意味着，纯属随机巧合的概率低于百万分之一。 观测显示，引力似乎比牛顿理论预期的要强约60%。

　　更耐人寻味的是，这个偏差出现的位置和幅度，与MOND理论的预言惊人地一致。有4个双星系统的相对速度，甚至超过了牛顿理论计算出的“逃逸速度”。这意味着，如果牛顿是对的，它们本应早已分道扬镳，但它们却依然在一起。

　　尚未盖棺定论：激烈的科学辩论

　　看到这里，你可能觉得牛顿力学已经被推翻。但科学并非如此简单。这篇文章的发表，恰恰是另一场激烈辩论的缩影。

　　就在同一时间，其他团队得出了不同的结论。由Saglia和Pasquini领导的团队，同样使用HARPS数据分析了44对宽距双星。他们在2025年7月发表的论文中表示， 并未发现与牛顿引力相悖的证据 。

　　争议的焦点在于样本的选择和“污染”。最大的“污染源”是三合星系统。如果看似是双星的两个天体，其中一个本身又是一个无法分辨的密近双星，那么系统的动力学就会变得极其复杂，测出的速度也会被放大。这就像舞者其实穿了双巨大的轮滑鞋，你无法用普通舞步的规律去衡量他。

　　不同的团队对数据的筛选标准不同，对潜在“污染”的建模方法也不同，这才导致了目前“公说公有理，婆说婆有理”的局面。

　　中国视角：从追赶到并肩

　　在这场关于引力本质的全球探索中，中国天文学家并未缺席。虽然这项研究本身由韩国团队主导，但核心数据——盖亚卫星星表——是全球合作的结晶。中国科学家正在充分利用这些数据，并发挥自己的独特优势。

　　例如，早在2023年，中国科学院国家天文台的赵欣林、王松等研究人员，就利用LAMOST（郭守敬望远镜）的视向速度数据和Gaia的天体测量数据，发现了三个包含白矮星或中子星的宽距双星系统。

　　LAMOST的优势在于它强大的光谱获取能力。它可以为海量的宽距双星提供关键的视向速度测量，这正是目前检验引力理论所急需的第三维信息。可以说，在宽距双星这一前沿领域，中国科学家已经从单纯的“数据使用者”，转变为积极参与并做出独特贡献的“问题解决者”。他们正在为构建更纯净、更大样本的双星星表而努力，为最终揭开引力的面纱贡献来自中国的数据力量。

　　未来的几年将极具决定性。更大规模、更高精度的视向速度测量正在路上。到那时，天文学家将能给出一个确切的答案：在宇宙最寂静的角落里，引力究竟遵循谁的规则。

　　究竟是暗物质粒子会被找到，从而拯救牛顿-爱因斯坦的引力大厦？还是我们真的站在了一场物理学革命的前夜，需要彻底修改我们对于引力的理解？无论结果如何，这都是科学的胜利。我们正在用最精密的观测，去拷问宇宙最基本的法则。

　　编辑：陈方

　　一审：李慧

　　二审：汤世明

　　三审：王超