低加速度下的尺度不变性（又称MOND）与宇宙中的动力学异常

星系系统以及整个宇宙展现出巨大的动力学异常：其中观测到的物质远不足以提供足够的引力来解释其动力学。主流对这一难题的回应是引入大量的“暗物质”——据称它提供了所需的额外引力——以及“暗能量”，以解释宇宙学中的进一步异常，例如观测到的加速膨胀。MOND范式提供了一种不同的解决方案：在低加速度极限下——低于某个加速度 $a_0$——标准动力学（引力和/或惯性）发生破缺。在此极限下，动力学变为时空尺度不变的，并由引力常数 $\mathcal{A}_0\equiv Ga_0$ 控制，它取代了牛顿的 $G$。利用新的动力学，星系中各种详细的异常表现无需暗物质即可预测。宇宙学异常可能与低加速度有关，但并非必然。例如，如果相关的引力常数是 $\approx 2\pi G$，则解释宇宙膨胀历史时对暗物质的需求就被消除了。这种 $G$ 的“重正化”可能是MOND理论的一个无量纲参数。常数 $a_0$ 原来具有宇宙学内涵，因为 $2\pi a_0\approx cH_0\approx c^2(\Lambda/3)^{1/2}$，其中 $H_0$ 是宇宙当前的膨胀率，$\Lambda$ 是测得的“宇宙学常数”。在一些MOND理论中，这种“巧合”是自然的。我借鉴量子理论中富有启发性的历史和概念类比，来阐明MOND的各个方面。我还解释了MOND可能与量子真空对局域动力学的影响有密切联系。