【牛顿万有引力定律经受住了迄今最“大”的考验】

牛顿万有引力中著名的平方反比定律指出，两个大质量物体之间的引力与它们之间距离的平方成反比，该定律早已在实验室实验和太阳系内得到验证。这项发表于上月 《物理评论快报》（Physical Review Letters）的新研究， 将该定律扩展到了迄今最大的尺度：相距数亿光年的星系团。

研究人员结合星系团位置和运动速度的独立统计测量数据，探测了数十万个星系团之间的引力。为了解释其中的复杂性，研究人员首先从斯隆数字化巡天（Sloan Digital Sky Survey, SDSS）中提取了数百万个星系的空间分布数据。然后，他们将一个具有可调参数的广义力定律应用于该空间分布，以预测星系团对的相对速度如何随距离变化。研究人员随后将这一预测与2007年至2022年运行的阿塔卡马宇宙学望远镜（ACT）所获取的速度数据进行了比较。为了避免宇宙膨胀和暗能量造成的空间拉伸效应的干扰，研究人员将研究重点放在距离地球56亿至77亿光年的星系团上。研究团队探测到了低至10飞米/秒²的加速度，这相当于地球引力的万亿分之一。在8000万至8亿光年的距离范围内，引力与距离的2.1次方成正比，误差为正负0.3，完美地验证了牛顿万有引力定律。该研究在有史以来最大尺度上验证了平方反比定律，同时进一步削弱了修正牛顿力学理论（MOND）。

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图片说明：X星系团Abell-370包含数百个星系。研究人员探测了这些巨型结构之间的引力如何在数亿光年范围内变化。（图片来源：NASA; ESA; J. Lotz and the HFF Team/STSci）