Темная материя эфир: «Что такое эфир и тёмная материя и какая между ними связь?»

Содержание

«Что такое эфир и тёмная материя и какая между ними связь?» — Яндекс Кью

Тайны темной материи – Мир Знаний

Рано или поздно наш мир прекратит свое существование. Точно так же, как когда-то он появился из одной-единственной частицы размером меньше атома. В этом у ученых уже давно нет никаких сомнений. Однако если раньше господствовавшей являлась теория, согласно которой гибель Вселенной наступит в результате её стремительно набирающего скорость расширения и, как следствие, — неминуемой «тепловой смерти», то с открытием темной материи это мнение поменялось.

ТЕМНЫЕ СИЛЫ ВСЕЛЕННОЙ

Специалисты говорят, что весь необъятный космос может погибнуть в результате его свертывания, засосавшись в некую гигантскую черную дыру, являющуюся частью таинственной «темной материи».

В холодных глубинах космоса от сотворения мира враждуют две непримиримые силы — темная энергия и темная материя. Если первая обеспечивает разбегание Вселенной, то вторая, напротив, стремится втянуть ее внутрь себя, сжать до небытия. Противостояние это идет с переменным успехом. Победа одной из сил над другой, нарушение космического равновесия одинаково гибельно для всего сущего.

Еще Эйнштейн предположил, что в космосе находится гораздо больше материи, чем мы можем увидеть. В истории науки встречались ситуации, когда движение небесных тел не подчинялось законам небесной механики. Как правило, это загадочное отклонение от траектории находило объяснение в существовании неизвестного материального тела (или нескольких тел). Именно так были открыты планета Нептун и звезда Сириус В.

КОСМИЧЕСКИЕ СКРЕПЫ

В 1922 году астрономы Джеймс Джиме и Якобус Каптейн исследовали движение звезд в нашей Галактике и пришли к выводу, что большая часть вещества в Галактике невидима; в этих работах впервые появился термин «темная материя» (англ. dark matter), однако он не вполне соответствует нынешнему смыслу этого понятия.

Астрономам уже давно известен феномен ускоряющегося расширения Вселенной. Наблюдая за удалением галактик друг от друга, они установили, что скорость эта все увеличивается. Энергия, которая распирает космос во все стороны, подобно воздуху в надувном шарике, была названа «темной». Энергия эта отодвигает галактики друг от друга, она действует против силы гравитации.

Но, как выяснилось, силы ее не безграничны. Существует и некий космический «клей», удерживающий галактики от расползания. И масса этого «клея» значительно превышает массу видимой Вселенной. Эта огромная, неизвестного происхождения сила была названа темной материей. Несмотря на угрожающее название, последняя не является абсолютным злом. Все дело в хрупком равновесии космических сил, на котором держится существование нашего, казалось бы, незыблемого мира.

Вывод о существовании таинственной материи, которую не видно, не регистрирует ни один из приборов, но существование которой можно считать доказанным, был сделан на основе нарушения гравитационных законов Вселенной. По крайней мере в том виде, как мы их знаем. Было замечено, что звезды в спиральных галактиках, подобных нашей, имеют довольно высокую скорость обращения и по всем законам при таком быстром движении они должны бы просто вылетать в межгалактическое пространство под действием центробежной силы, но они не делают этого. Их удерживает некая сильнейшая гравитационная сила, которая не регистрируется и не улавливается никакими известными современной науке способами. Это заставило ученых задуматься.

ВЕЧНАЯ БОРЬБА

Если бы не существовало этих неуловимых, но превосходящих по силе гравитации все видимые космические объекты темных «скреп», то через некоторое продолжительное время скорость расширения Вселенной под действием темной энергии приблизилась бы к пределу, в котором произойдет разрыв пространственно-временного континуума. Пространство аннигилирует, и Вселенная прекратит свое существование. Однако пока этого не происходит.

Астрофизики выяснили, что около 7 миллиардов лет назад гравитация (преобладающей частью которой является темная материя) и темная энергия находились в равновесии. Но Вселенная расширялась, плотность уменьшалась, сила темной энергии увеличивалась. С тех пор она доминирует в нашей Вселенной. Теперь ученые пытаются понять, закончится ли когда-нибудь этот процесс.

На сегодняшний день уже известно, что Вселенная состоит всего на 4,9% из обычного вещества — барионной материи, из которой состоит наш мир. Большая часть (74%) всей Вселенной приходится на загадочную темную энергию, а 26,8% массы во Вселенной приходится на неподвластные физическим законам, трудно обнаруживаемые частицы, названные темной материей.

Пока что в непримиримой извечной борьбе темной материи с темной энергией побеждает последняя. Они похожи на двух борцов разных весовых категорий. Но это не значит, что схватка предрешена. Галактики продолжат разбегаться. Но долго ли будет протекать этот процесс? Согласно последней гипотезе, темная материя — это лишь одно из проявлений физики черных дыр.

ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ — СГУСТКИ ТЕМНОЙ МАТЕРИИ?

Черные дыры — это самые массивные и мощные объекты в известной нам Вселенной. Они настолько сильно искривляют пространство-время, что даже свет не может покинуть их пределы. Поэтому, так же как и темную материю, мы их не можем видеть. Черные дыры являются своего рода центрами притяжения огромных пространств космоса. Можно предположить, что это структурированная темная материя. Ярким примером этого являются сверхмассивные черные дыры, которые живут в центре галактик. Глядя на центр, к примеру, нашей Галактики, мы видим, как ускоряются звезды вокруг него.

Энн Мартин из Корнелльского университета отмечает, что единственное, что объяснит это ускорение, это сверхмассивная черная дыра. О существовании темной материи, так же как и черных дыр, мы можем судить лишь на основе их взаимодействия с окружающими объектами. Поэтому мы наблюдаем ее эффекты в движении галактик и звезд, но не видим ее напрямую; она не излучает и не поглощает свет. Логично предположить, что черные дыры являются лишь сгустками темной материи.

Может ли одна из гигантских черных дыр, которая со временем проглотит не только окружающий космос, но и своих менее мощных «дырчатых» сородичей, поглотить всю Вселенную? Вопрос об этом остается открытым. Согласно оценкам ученых, если это и произойдет, то не раньше чем через 22 млрд лет. Так что на наш век хватит. А пока что окружающий мир продолжает свое плавание между Сциллой темной энергии и Харибдой темной материи. Судьба Вселенной будет зависеть от исхода борьбы между этими двумя господствующими в космосе силами.

ПРОРОЧЕСТВО ТЕСЛЫ

Существует, однако, и альтернативный взгляд на проблему темной материи. Определенные параллели можно найти между таинственной субстанцией и теорией вселенского эфира Николы Теслы. Согласно Эйнштейну, эфир не является реальной категорией, а существует как результат ошибочных научных воззрений. Для Теслы эфир — реальность.

Несколько лет назад на уличной распродаже в Нью-Йорке один любитель антиквариата купил себе истершийся от времени пожарный шлем. Внутри него, под подкладкой, лежала старая тетрадь. Тетрадь была тонкой, с обгоревшей обложкой, от нее пахло плесенью. Пожелтевшие от времени листы были исписаны выцветшими от времени чернилами. Как выяснилось, рукопись принадлежала известному изобретателю Николе Тесле, жившему и работавшему в США. В записи разъясняется теория эфира, в которой можно найти несомненные указания на открытую десятилетия спустя после его смерти неуловимую темную материю.

«Что представляет из себя эфир, и почему его так трудно обнаружить? — пишет изобретатель в манускрипте. — Я долго думал над этим вопросом и вот к каким выводам пришел. Известно, что чем плотнее вещество, тем выше скорость распространения в нем волн. Сравнивая скорость звука в воздухе со скоростью света, я пришел к выводу, что плотность эфира в несколько тысяч раз больше плотности воздуха. Но эфир электрически нейтрален и поэтому он очень слабо взаимодействует с нашим материальным миром, к тому же плотность вещества материального мира ничтожна по сравнению с плотностью эфира».

По мнению ученого, это не эфир бесплотен — это наш материальный мир является бесплотным для эфира. Таким образом, он предлагает куда более позитивный взгляд на темную материю, видя в ней некое первовещество, колыбель Вселенной. Но не только. По мнению Теслы, при умелом подходе из темной материи эфира можно получать неиссякаемые источники энергии, проникать в параллельные миры и даже устанавливать контакты с разумными обитателями других галактик. «Я думаю, что звезды, планеты и весь наш мир возникли из эфира, когда по каким-то причинам часть его стала менее плотной. Сжимая наш мир со всех сторон, эфир пытается вернуться в первоначальное состояние, а внутренний электрический заряд в веществе материального мира препятствует этому. Со временем, потеряв внутренний электрический заряд, наш мир будет сжат эфиром и превратится в эфир. Из эфира вышел эфир и уйдет», — утверждал Тесла.

Наш канал в Телеграм

Эфир возвращается, чтобы вытеснить темную материю

Из окна своего кабинета Гленн Старкман может видеть место, где Альберт Майкельсон и Эдвард Морли провели свой знаменитый эксперимент 1887 года, который исключил присутствие всепроникающего «эфира» в космосе, устанавливая этап специальной теории относительности Эйнштейна. Поэтому кажется ироничным, что Старкман из Университета Кейс Вестерн Резерв в Кливленде, штат Огайо, сейчас предлагает теорию, которая вернет эфир в расплату. Хотя это бросит вызов Эйнштейну, эфир Старкмана устранит необходимость в темной материи.

Физики девятнадцатого века считали, что так же, как звуковые волны проходят через воздух, световые волны должны проходить через всепроникающую физическую субстанцию, которую они называли светоносным («светоносным») эфиром. Тем не менее, Майкельсон-Морли
эксперимент не смог найти никаких признаков эфира, а спустя 18 лет специальная теория относительности Эйнштейна утверждала, что свет распространяется через вакуум. От идеи эфира отказались, но, кажется, не совсем.

Старкман и его коллеги Том Злосник и Педро Феррейра из Оксфордского университета теперь реинкарнируют эфир в новой форме, чтобы решить загадку темной материи, загадочного вещества, которое было предложено для объяснения того, почему галактики, кажется, содержат гораздо больше массы, чем могут объясняться видимой материей. Они постулируют эфир, который является полем, а не субстанцией и пронизывает пространство-время. «Если бы вы убрали все остальное во Вселенной, эфир остался бы там», — говорит Злосник. Это эфирное поле связано не со светом, а с чем-то, что усиливает гравитационное притяжение звезд и галактик, заставляя их казаться тяжелее, говорит Старкман. Это достигается за счет увеличения гибкости самого пространства-времени. «Обычно мы представляем себе пространство-время как резиновый лист, искривленный массивным объектом», — говорит Старкман. «Эфир делает этот резиновый лист более гибким в некоторых частях, поэтому может показаться, что материя имеет гораздо больший гравитационный эффект, чем можно было бы ожидать, исходя из ее веса». Расчеты команды показывают, что это ускорение гравитации, вызванное эфиром, объясняет наблюдаемые высокие скорости звезд в галактиках, которые в настоящее время приписывают присутствию темной материи.

Физики уже не в первый раз предлагают модифицировать гравитацию, чтобы избавиться от этой невидимой темной материи. Идея была первоначально предложена Мордехаем Милгромом во время работы в Принстонском университете в 1980-х годах. Он предположил, что закон обратных квадратов всемирного тяготения применяется только тогда, когда вызванное полем ускорение превышает определенный порог, скажем, a0. Ниже этого значения поле рассеивается медленнее, что объясняет наблюдаемую дополнительную гравитацию. «На самом деле это была не теория, а предположение», — говорит космолог Шон Кэрролл из Чикагского университета в Иллинойсе.

Затем, в 2004 году, эта идея модифицированной ньютоновской динамики (МОНД) была согласована с общей теорией относительности Якобом Бекенштейном из Еврейского университета в Иерусалиме, Израиль (New Scientist, 22 января 2005 г., стр. 10), что сделало МОНД настоящим соперником в глазах некоторых физиков. Работа Бекенштейна была блестящей, но чертовски сложной, в ней использовалось множество различных и произвольных полей и параметров, — говорит Феррейра. — Мы чувствовали, что что-то настолько сложное не может быть окончательной теорией.

Теперь команда Старкмана воспроизвела результаты Бекенштейна, используя только одно поле — новый эфир (www.arxiv.org/astro-ph/
0607411). Еще более заманчиво то, что расчеты показывают тесную связь между пороговым ускорением a0, которое зависит от эфира, и скоростью, с которой ускоряется расширение Вселенной. Астрономы приписали это ускорение чему-то, называемому темной энергией, так что в некотором смысле эфир связан с этой сущностью. «То, что они нашли эту связь, — поистине глубокая вещь», — говорит Бекенштейн. Сейчас команда исследует, как эфир может ускорить расширение Вселенной.

Андреас Альбрехт, космолог из Калфорнийского университета в Дэвисе, считает, что эта модель эфира заслуживает дальнейшего изучения. «Мы столкнулись с некоторыми действительно серьезными проблемами космологии ì с темной материей и темной энергией», — говорит он. «Это говорит нам о том, что мы должны переосмыслить фундаментальную физику и попробовать что-то новое».

И Бекенштейн, и Альбрехт говорят, что команда Старкмана теперь должна тщательно проверить, согласуется ли теория эфира с движениями планет в нашей Солнечной системе, которые известны с высокой степенью точности, а также объяснить, что именно представляет собой этот эфир. Феррейра соглашается: «Безусловно, на нас лежит обязанность обосновать эту теорию, чтобы она не выглядела как очередное фантастическое объяснение», — говорит он.

Однако физики могут не захотеть воскрешать любой вид эфира, потому что он противоречит специальной теории относительности, формируя абсолютную систему отсчета. «Интересно, что этот противоречивый аспект должен облегчить экспериментальную проверку», — говорит Кэрролл.

###

«Эта статья размещена на этом сайте, чтобы предоставить предварительный доступ другим авторизованным СМИ, которые могут пожелать цитировать отрывки в рамках добросовестного обращения с этим защищенным авторским правом материалом. Требуется полная атрибуция, а если сообщается онлайн, ссылка на www.newscientist.com также требуется Эта история, размещенная здесь, является ТОЧНЫМ текстом, используемым в журнале New Scientist, поэтому перед любым полным воспроизведением каждой статьи требуется предварительное разрешение. Пожалуйста, свяжитесь с celia. [email protected]. Великобритания. Обратите внимание, что авторские права на все материалы принадлежат Reed Business Information Limited, и мы оставляем за собой право предпринимать такие действия, которые мы считаем целесообразными для защиты таких авторских прав».

ЭТА СТАТЬЯ ПОЯВЛЯЕТСЯ В ЖУРНАЛЕ NEW SCIENTIST ВЫПУСК: 26 АВГУСТА 2006

Автор: Zeeya Merali

ЕСЛИ ОТЧЕТЫ ПО ЭТОЙ ИСТОРИИ, ПОЖАЛУЙСТА, УКАЗЫВАЙТЕ NEW SCIENTIST В КАЧЕСТВЕ ИСТОЧНИКА И, ЕСЛИ ОТЧЕТЫ ОНЛАЙН, СОХРАНИТЕ ССЫЛКУ: http/HYPER /www.newscientist.com

UK КОНТАКТЫ — Клэр Боулз, пресс-служба New Scientist, Лондон:

Тел.: 44-0-20-7611-1210 или электронная почта [email protected]

КОНТАКТ США – офис New Scientist в Бостоне:

Тел.: 617-386-2190 или электронная почта [email protected]

Отказ от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за достоверность новостных сообщений, размещенных на EurekAlert! содействующими учреждениями или для использования любой информации через систему EurekAlert.

Физик, который отрицает существование темной материи

Исследовать

Он один из тех, кто занимается темной материей, — сказал Мордехай Милгром о коллеге, заглянувшем в его офис в Научном институте Вейцмана. Милгром познакомил нас, сказав, что его друг ищет свидетельства существования темной материи в проекте, который проводится чуть дальше по коридору.

«Не существует «людей темной материи» и «людей МОНД», — возразил его коллега.

«Я «люди МОНД», — с гордостью заявил Милгром, ссылаясь на модифицированную ньютоновскую динамику, свою теорию, которая исправляет ньютоновскую физику вместо того, чтобы постулировать существование темной материи и темной энергии — двух вещей, которые, согласно стандартной модели космологии, , составляют 95,1% от общего содержания массы и энергии во Вселенной.

Этот дружеский инцидент свидетельствует о спокойном донкихотском характере Милгрома («Моти»). Есть что-то почти вводящее в заблуждение в том, что 70-летний физик носит шорты жарким израильским летом, чей мягкий голос прерывается всякий раз, когда он волнуется. Ничто в его приятном поведении не указывает на то, что этот человек претендует на роль третьего человека, исправившего ньютоновскую физику: сначала Макс Планк (с квантовой теорией), затем Эйнштейн (с теорией относительности), теперь Милгром.

В этом году Милгрому исполняется 50 лет на Weizmann. Я навестил его там, чтобы узнать больше о том, каково это быть авантюристом в науке, что он ценит в книге Томаса Куна «Структура научных революций» и почему он считает, что темной материи и темной энергии не существует.

Что вдохновило вас посвятить свою жизнь движению звезд?

Я очень хорошо помню, как меня поразила физика. Мне было 16, и я подумал: вот способ понять, как все устроено, далеко за пределами понимания моих сверстников. Меня привлекала красота поиска более глубоких причин событий, эстетика обнаружения скрытых симметрий. Это не было долгосрочным планом. Это был ежедневный аттракцион. Я просто любил физику, как другие люди любят искусство или спорт. Я никогда не мечтал, что когда-нибудь совершу крупное открытие, например, исправлю Ньютона.

В школе у меня был потрясающий учитель физики, но когда вы изучаете учебники, вы изучаете совершенные сделки. Вы до сих пор не видите усилий, затрачиваемых на прорыв в науке, когда все неясно, а достижения делаются интуитивно и часто идут не так, как надо. В школе этому не учат. Они учат вас, что наука всегда идет вперед: у вас есть совокупность знаний, а затем кто-то что-то открывает и расширяет эту совокупность знаний. Но на самом деле это не так. Прогресс науки никогда не бывает линейным.

Как вы занялись проблемой темной материи?

Ближе к окончанию моей докторской диссертации физический факультет захотел расшириться. Поэтому они попросили трех лучших кандидатов наук. студенты, работающие над физикой элементарных частиц, выбирают новую область. Мы выбрали астрофизику, и Институт Вейцмана натянул ниточки с зарубежными учреждениями, чтобы они приняли нас в качестве постдоков. Итак, я отправился в Корнелл, чтобы заполнить пробелы в астрофизике.

«Меня привлекала красота поиска более глубоких причин событий, эстетика обнаружения скрытых симметрий».

Проработав несколько лет в астрофизике высоких энергий, работая над физикой рентгеновского излучения в космосе, я решил перейти к еще одной области: динамике галактик. Прошло несколько лет после того, как появились первые детальные измерения скорости звезд, вращающихся вокруг спиральных галактик. И вот с измерениями возникла проблема.

Чтобы разобраться в этой задаче, нужно окунуться в некоторые небесные вращения. Наша планета вращается вокруг Солнца, которое, в свою очередь, вращается вокруг центра галактики Млечный Путь. Внутри солнечных систем гравитационное притяжение солнечной массы и скорость планет находятся в равновесии. Согласно законам Ньютона, именно поэтому Меркурий, самая внутренняя планета в нашей Солнечной системе, вращается вокруг Солнца со скоростью более 100 000 миль в час, в то время как самое удаленное растение, Нептун, движется со скоростью чуть более 10 000 миль в час.

Теперь можно предположить, что та же логика применима и к галактикам: чем дальше звезда от центра галактики, тем медленнее она вращается вокруг нее; однако, в то время как при меньших радиусах измерения были такими, как предсказывала ньютоновская физика, оказалось, что далекие звезды движутся намного быстрее, чем предсказывает гравитационное притяжение массы, которую мы наблюдаем в этих галактиках. Наблюдаемый разрыв стал намного шире, когда в конце 1970-х радиотелескопы смогли обнаружить и измерить облака холодного газа на окраинах галактик. Эти облака вращаются вокруг галактического центра в пять раз дальше, чем звезды, и поэтому аномалия превратилась в главную научную загадку.

Один из способов решить эту головоломку — просто добавить больше материи. Если видимой массы в центре галактик слишком мало, чтобы объяснить скорость звезд и газа, возможно, материи больше, чем кажется на первый взгляд, материи, которую мы не видим, темной материи.

МОНД в процессе создания Заметки Милгрома от 1981 года. Слева каждая строка представляет данные из отдельной галактики. Справа — прогноз MOND, представляющий собой линию, проходящую через точки данных. Мордехай Милгром

Что заставило вас впервые усомниться в самом существовании темной материи?

Меня поразила некоторая закономерность в аномалии. Вращательные скорости были не просто больше, чем ожидалось, они стали постоянными с радиусом. Почему? Конечно, если бы существовала темная материя, скорость звезд была бы больше, но кривые вращения, т. е. скорость вращения, нарисованная как функция радиуса, все равно могли бы подниматься и опускаться в зависимости от ее распределения. Но они этого не сделали. Это действительно показалось мне странным. Так, в 19В 80 лет я отправился в свой творческий отпуск в Институт перспективных исследований в Принстоне со следующей догадкой: если скорости вращения постоянны, то, возможно, мы наблюдаем новый закон природы. Если ньютоновская физика не может предсказать фиксированные кривые, возможно, нам следует исправить Ньютона, вместо того, чтобы придумывать совершенно новый класс материи только для того, чтобы соответствовать нашим измерениям.

«Темная материя — это эфир нашего поколения».

Если вы собираетесь изменить законы природы, которые так хорошо работают в нашей солнечной системе, вам нужно найти свойство, которое отличает солнечные системы от галактик. Поэтому я составил таблицу различных свойств, таких как размер, масса, скорость вращения и т. д. Для каждого параметра я вставил Землю, солнечную систему и несколько галактик. Например, галактики больше, чем солнечные системы, так что, возможно, законы Ньютона не работают на больших расстояниях? Но если бы это было так, то можно было бы ожидать, что аномалия вращения будет увеличиваться в более крупных галактиках, хотя на самом деле это не так. Поэтому я вычеркнул это и перешел к следующим свойствам.

Наконец-то я наткнулся на золото с ускорением: скорость, с которой изменяется скорость объектов.

Мы обычно думаем о движущихся по земле автомобилях, которые ускоряются в одном направлении, но представьте себе карусель. Вы можете двигаться кругами и все равно ускоряться. В противном случае вы бы просто упали. То же самое и с небесными каруселями. И именно в ускорении мы находим большую разницу в масштабах, которая оправдывает изменение Ньютона: нормальное ускорение звезды, вращающейся вокруг центра галактики, примерно в сто миллионов раз меньше, чем ускорение Земли, вращающейся вокруг Солнца.

Для этих малых ускорений MOND вводит новую константу природы, называемую a ₀ . Если вы изучали физику в средней школе, вы, вероятно, помните второй закон Ньютона: сила равна массе, умноженной на ускорение, или F = мА . Хотя это совершенно хороший инструмент при работе с ускорениями, намного превышающими a ₀ , такими как ускорения планет вокруг нашего Солнца, я предположил, что при значительно более низких ускорениях, даже ниже, чем ускорение нашего Солнца вокруг галактического центра , сила становится пропорциональной квадрату ускорения, или F = мА ² / a ₀ .

«Наконец-то я наткнулся на золото с ускорением: скорость, с которой изменяется скорость объектов».

Другими словами: по законам Ньютона скорость вращения звезд вокруг галактических центров должна уменьшаться по мере удаления звезды от центра масс. Если MOND верен, он должен достигать постоянного значения, что устраняет необходимость в темной материи.

Что обо всем этом думают ваши коллеги в Принстоне?

Я не делился этими мыслями со своими коллегами в Принстоне. Я боялся прослыть сумасшедшим. А потом, в 1981 году, когда у меня уже было четкое представление о МОНДе, мне не хотелось, так сказать, чтобы кто-то запрыгивал на мою повозку, что еще более безумно, если подумать. Излишне говорить, — смеется он, — что никто не запрыгивал на мою повозку, даже когда я отчаянно этого хотел.

Ну, тебе было 35 и ты предложил починить Ньютона.

Почему бы и нет? Подумаешь? Если что-то не работает, исправьте. Я не пытался быть смелым. В то время я был очень наивен. Я не понимал, что ученые так же, как и другие люди, подвержены условностям и интересам.

Как у Томаса Куна Структура научных революций .

Я люблю эту книгу. Я читал это несколько раз. Это показало мне, как история моей жизни произошла со многими другими учеными на протяжении всей истории. Конечно, легко высмеивать людей, которые когда-то возражали против того, что, как мы теперь знаем, является хорошей наукой, но отличаемся ли мы от них? Кун подчеркивает, что эти возражающие обычно являются хорошими учеными, у которых есть веские причины возражать. Просто несогласные обычно имеют уникальную точку зрения на вещи, которую не разделяет большинство других. Сейчас я смеюсь над этим, потому что МОНД добился такого прогресса, но были времена, когда я чувствовал себя подавленным и одиноким.

Каково быть авантюристом в науке?

По большому счету, последние 35 лет были захватывающими и полезными именно потому, что я защищал индивидуалистическую парадигму. Я одиночка по натуре, и, несмотря на пугающие времена и сомнения, я предпочитаю это тому, чтобы плыть по течению. С самого начала я был совершенно уверен в обоснованности MOND, что очень помогло мне принять все это спокойно, но есть два больших преимущества затянувшейся оппозиции к MOND: во-первых, это дало мне время внести больше вклада. к MOND, чем если бы сообщество сразу запрыгнуло на фургон MOND. Во-вторых, как только МОНД будет принята, длительное и широкое сопротивление ей только докажет, насколько нетривиальна эта идея.

К концу моего творческого отпуска в Принстоне я тайно написал три статьи, знакомящие мир с MOND. Однако их публикация была совсем другой историей. Сначала я отправил свою статью о ядре в такие журналы, как Nature и Astrophysical Journal Letters , и она была почти сразу же отклонена. Прошло много времени, прежде чем все три статьи были опубликованы рядом в Астрофизическом Журнале .

Первой, кто услышал о MOND, была моя жена Ивонн. Честно говоря, когда я говорю это, у меня на глаза наворачиваются слезы. Ивонн не ученый, но она была моей самой большой поддержкой.

Первым ученым, поддержавшим MOND, был другой физик-индивидуалист: покойный профессор Джейкоб Бекенштейн, который первым предположил, что черные дыры должны иметь четко определенную энтропию, позже названную энтропией Бекенштейна-Хокинга. После того как я представил первоначальную трилогию MOND, я разослал препринты нескольким астрофизикам, но Джейкоб был первым ученым, с которым я обсудил MOND. Он был воодушевлен и воодушевлен с самого начала.

«По натуре я одиночка, и я предпочитаю, чтобы меня не увлекало общее течение».

Медленно, но верно эта крохотная оппозиция тёмной материи выросла из всего двух физиков до нескольких сотен сторонников или, по крайней мере, учёных, которые серьёзно относятся к МОНД. Темная материя по-прежнему является научным консенсусом, но МОНД теперь является грозным противником, который заявляет, что у императора нет одежды, что темная материя — это эфир нашего поколения.

Так что же случилось? Что касается темной материи, то ничего особенного. Множество экспериментов по поиску темной материи, в том числе Большой адронный коллайдер, множество подземных экспериментов и несколько космических миссий, не смогли напрямую наблюдать само ее существование. Между тем, MOND смог точно предсказать вращение все большего и большего количества спиральных галактик — если быть точным, более 150 галактик на сегодняшний день.

Все? В некоторых документах утверждается, что MOND не смог предсказать динамику некоторых галактик.

Это правда и это прекрасно, потому что прогнозы MOND основаны на измерениях. Учитывая только распределение регулярной видимой материи, MOND может предсказывать динамику галактик. Но этот прогноз основан на наших первоначальных измерениях. Мы измеряем свет, исходящий от галактики, чтобы вычислить ее массу, но мы часто не знаем наверняка расстояние до этой галактики, поэтому мы не знаем наверняка, насколько массивна эта галактика на самом деле. И есть другие переменные, такие как молекулярный газ, которые мы вообще не можем наблюдать. Так что да, некоторые галактики не полностью соответствуют предсказаниям MOND, но в целом почти чудо, что у нас достаточно данных о галактиках, чтобы снова и снова доказывать правильность MOND.

Ваши оппоненты говорят, что самым большим недостатком МОНД является его несовместимость с релятивистской физикой.

В 2004 году Бекенштейн предложил свою TeVeS, или релятивистскую теорию гравитации, для MOND. С тех пор было выдвинуто несколько различных релятивистских формулировок МОНД, в том числе одна моя, названная Биметрическая МОНД или БИМОНДА.

Итак, нет, включение МОНД в физику Эйнштейна больше не является проблемой. Я слышу это утверждение до сих пор, но только от людей, которые повторяют других, которые сами не в курсе событий последних 10 лет. Существует несколько релятивистских версий МОНД. Что остается проблемой, так это демонстрация того, что MOND может объяснить массовые аномалии в космологии.

Еще один аргумент, который часто приводят космологи, заключается в том, что темная материя необходима не только для движения внутри галактик, но и в еще больших масштабах. Что МОНД говорит по этому поводу?

Согласно теории Большого взрыва, Вселенная зародилась как однородная сингулярность 13,8 миллиарда лет назад. И, как и в случае с галактиками, наблюдения за космическим фоновым излучением ранней Вселенной показывают, что гравитации всей материи во Вселенной просто недостаточно, чтобы сформировать различные структуры, которые мы наблюдаем в настоящее время, такие как галактики и звезды, всего за 13,8 секунды. миллиард лет. И снова на помощь была призвана темная материя: она не излучает излучение, но притягивает видимый материал гравитацией. И так, начиная с 19В 80-х годах новая космологическая догма заключалась в том, что темная материя составляет ошеломляющие 95 процентов всей материи во Вселенной. Так продолжалось до тех пор, пока в 1998 году в нас не попала бомба.

Оказалось, что расширение Вселенной ускоряется, а не замедляется, как все мы изначально думали. Любая форма подлинной материи, темная или нет, должна была замедлять ускорение. Так был изобретен совершенно новый тип сущности: темная энергия. Общепринятая космология гласит, что Вселенная состоит на 70 процентов из темной энергии, на 25 процентов из темной материи и на 5 процентов из обычной материи.

Но темная энергия — это просто быстрое решение, как и темная материя. И так же, как в случае с галактиками, вы можете либо изобрести совершенно новый тип энергии, а затем потратить годы на то, чтобы понять его свойства, либо попытаться исправить свою теорию.

Помимо прочего, МОНД указывает на очень глубокую связь между структурой и динамикой галактик и космологией. Это не ожидается в общепринятой физике. Галактики — это крошечные структуры в масштабах Вселенной, и эти структуры могут вести себя по-разному, не противореча нынешнему космологическому консенсусу. Однако MOND создает эту связь, связывая их.

Эта связь удивительна: по какой-то причине константа MOND a ₀ близка к ускорению, которое характеризует саму Вселенную. На самом деле постоянная МОНД равна квадрату скорости света, деленному на радиус Вселенной.

«Но темная энергия — это просто быстрое решение, как и темная материя».

Итак, действительно, на ваш вопрос указанная загадка актуальна в настоящее время. У МОНД пока нет достаточной космологии, но мы над этим работаем. И как только мы полностью поймем МОНД, я верю, что мы также полностью поймем расширение Вселенной, и наоборот: новая космологическая теория могла бы объяснить МОНД. Разве это не было бы удивительно?

Что вы думаете о предлагаемых единых физических теориях, объединяющих МОНД с квантовой механикой?

Все они отсылают к моей статье 1999 года «МОНД как вакуумный эффект», где указывалось, что квантовый вакуум во Вселенной, такой как наша, может вызывать поведение МОНД внутри галактик с космологической постоянной, появляющейся в вид константы ускорения MOND, a ₀ . Но я очень рад видеть, что эти предложения выдвигаются, особенно потому, что они сделаны людьми, не входящими в традиционное сообщество MOND. Очень важно, чтобы исследователи из других областей интересовались MOND и предлагали новые идеи для дальнейшего понимания его происхождения.

А что, если бы у вас была единая теория физики, которая все объясняет? Что тогда?

Вы знаете, я не религиозный человек, но я часто думаю о нашей крошечной синей точке и о кропотливой работе, которую мы, физики, делаем здесь. Кто знает? Возможно, где-то там, в одной из тех галактик, которые я исследовал всю свою жизнь, уже существует известная единая физическая теория со встроенным в нее вариантом МОНД. Но потом я думаю: ну и что? Мы по-прежнему весело занимались математикой. Мы по-прежнему испытывали волнение, пытаясь осмыслить вселенную, даже если вселенная никогда этого не замечала.

Главное изображение: Мордехай Милгром Кредит: Институт Вейцмана

Одед Кармели
Опубликовано 15 февраля 2017 г.

«Что такое эфир и тёмная материя и какая между ними связь?» — Яндекс Кью

Тайны темной материи – Мир Знаний

Эфир возвращается, чтобы вытеснить темную материю

Физик, который отрицает существование темной материи

Одед Кармели

Related Posts