來自SISSA 的一項最新研究提出了星系暗物質與引力之間非局部相互作用的新模型。艾薩克-牛頓（Isaac Newton）將他的萬有引力理論描述為一種瞬間作用於整個空間的力量：一顆行星會立即感受到另一個天體的影響，無論它們之間的距離有多遠。這啟發了愛因斯坦創立著名的廣義相對論，在廣義相對論中，引力成為時空的局部變形。

來自SISSA 的一項新研究表明，暗物質以一種非局部的方式與引力相互作用，這對傳統理論提出了挑戰，並為暗物質的本質提供了新的視角。研究人員利用分數微積分發現，這種非局部相互作用能更準確地描述恆星的運動，尤其是在小尺寸星系中。

局部性原理指出，一個物體只受其周圍環境的直接影響：遙遠的物體無法即時交流，只有此時此地的物體才是最重要的。然而，在上個世紀，隨著量子力學的誕生和發展，物理學家發現非局部現像不僅存在，而且是理解現實本質的基礎。

現在，SISSA – Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati最近在《天體物理學雜誌》上發表的一項新研究表明，暗物質–宇宙中最神秘的成分之一–以一種非局部的方式與引力相互作用。據論文作者、博士生弗朗切斯科-貝內蒂（Francesco Benetti）和喬瓦尼-甘多爾菲（Giovanni Gandolfi）以及他們的導師安德烈亞-拉皮（Andrea Lapi）說，這一發現可以為至今仍不清楚的暗物質性質提供一個全新的視角。

暗物質是大自然的基本組成部分：它是我們今天在宇宙中觀察到的結構形成的原因，並圍繞著星系中的發光物質，促成了我們在天空中看到的恆星的運動。然而，暗物質的性質，尤其是它與較小星系中引力的相互作用，仍然是個謎。

“近幾十年來，科學界為了解這些神秘現像做出了巨大努力，但仍有許多問題沒有答案。要探索暗物質的本質及其與引力的相互作用，可能需要一種新的方法，”這項研究的作者解釋說。來自SISSA 的新研究正是探索了這條引人入勝的道路。

研究提出了星系暗物質與引力之間非局部相互作用的新模型：”作者說：”就好像宇宙中的所有物質都在告訴星系中的暗物質如何運動。

為了模擬這種非局部性，我們使用了分數微積分，這是一種數學工具，最早開發於17 世紀，最近被應用於物理學的各個領域。這種微積分的威力以前從未在天體物理學中測試過。

作者解釋說：”我們想知道分數微積分能否成為理解暗物質的神秘本質及其與引力相互作用的關鍵，令人驚訝的是，對數千個不同類型星系的實驗結果表明，與標準引力理論相比，新模型能更準確地描述恆星的運動。”

作者解釋說：”這種非局部性似乎是暗物質粒子在一個封閉系統中的集體行為，在小尺寸星系中尤為明顯。對這一現象的透徹理解可能會讓我們更接近暗物質的真實面目。然而，還有許多問題有待解答。非位置性是如何精確出現的？在星系團等更大的結構中，或者在引力透鏡現像中，它的影響是什麼？”

此外，考慮到這種新機制，有必要重新考慮宇宙學的標準模型。

“我們將開展進一步的研究，探索所有這些影響以及更多的影響。我們不會驚訝地發現，關於宇宙的其他未決問題也可以通過新提出的非局域性得到解決。”

在理解暗物質的性質方面取得的進展是朝著更好地了解我們的宇宙邁出的重要一步。正在進行的研究不斷提供新的視角，使我們更接近於全面了解我們周圍的現象。