Лекторій. Темна матерія - фантастичний звір і де її шукати

19 листопада 2016, 07:10
Згідно зі скандальною теорією голландського фізика Еріка Верлінде, темної матерії не існує, а гравітація не є фундаментальною силою природи. НВ розбирається в тому, чому це важливо і наскільки змінює уявлення про світ

Голландський вчений Ерік Верлінде, фізик з Амстердамського університету, експерт з теорії струн, вперше висунув гіпотезу про те, що гравітація працює зовсім не так, як припускав Ейнштейн, в 2010 році. А зараз він опублікував більш детальне обґрунтування своєї теорії.

Відео дня

На його думку, гравітація не є однією з фундаментальних сил природи. Вона не є постійною силою, і виникає лише, коли відбуваються зміни в "інформації", яка зберігається в структурі простору-часу.

Деякі вчені поспішили заявити, що Верлінде займається не своєю темою, а тому такі посягання на Ейнштейна і основи космології – це мало не святотатство. Інші ж вважають, що запропонована голландцем модель вельми цікава й потребує серйозних досліджень і доопрацювання.

Дмитрий Якубовский, институт Нильса Бора (Копенгаген)
Дмитрий Якубовский, институт Нильса Бора (Копенгаген) Фото:

Розібратися в тому, чи пора викидати на смітник Ейнштейна і класичні уявлення про будову Всесвіту, НВ допомагає український фізик, Дмитро Якубовський, співробітник данського інституту Нільса Бора.

Темна матерія – що це і чому це так важливо

Темна матерія в космології, а також в теоретичній фізиці – гіпотетична форма матерії, що не випускає електромагнітного випромінювання, а також безпосередньо не взаємодіє з ним.

Через це неможливе її пряме спостереження.

Висновок про існування темної матерії зроблений на підставі численних але непрямих ознак поведінки астрофізичних об'єктів, що узгоджуються між собою, і за створюваними ними гравітаційними ефектами.

З'ясування природи темної матерії допоможе вирішити проблему прихованої маси, яка, зокрема, полягає в аномально високій швидкості обертання зовнішніх областей галактик.

Темна матерія – основне на цей момент пояснення ефектів "прихованої маси" – коли маса складеного космічного об'єкта набагато більша за суму мас його складових.

Наскільки серйозно слід сприймати модель Верлінде?

Ця модель, описана в роботі голландця, на цей момент – "всього лиш" нова, цікава і поки не досліджена теоретична конструкція. Ерік Верлінде широко відомий своїми роботами в областях сучасної математичної фізики (зокрема, конформної теорії поля і теорії струн).

Оскільки ці області досить далекі від порівняння зі спостереженнями і часто експлуатують концепцію вивчення "світів, схожих на наш", це відклало відбиток і на роботу Верлінде про гравітацію.

У ній розглядається пророкування тільки з одним із проявів "прихованої маси" в космічних системах, а саме співвідношенням Таллі-Фішера.

Тому, перш ніж ставитися до цієї моделі "серйозно", необхідно порівняти її з іншими спостереженнями темної матерії, і переконатися, що вона узгоджується з ними. Наприклад, як підкреслює досить авторитетний вчений-гравітаціоніст Шон Керролл, у цій моделі можуть виникнути складності з описом даних космології (див. лекцію английською на цю тему).

Темная материя нужна для объяснения эффекта "скрытой массы" - когда масса составного космического объекта много больше суммы масс его составляющих

Темная материя нужна для объяснения эффекта "скрытой массы" - когда масса составного космического объекта много больше суммы масс его составляющих Фото:

Також, наприклад, зараз неочевидно, що його теорія "імітує" просторовий розподіл темної матерії, яка узгоджується зі спостереженнями, і не суперечить численним тестам. Немає ніяких сумнівів, що ці питання вже почали досліджуватися. Результати цих досліджень дозволять визначити статус нової теорії.

Але модель Верлінде дійсно перевертає уявлення про гравітацію?

Поки його модель не підтверджена достатньою кількістю даних зі спостережень або експериментів, особливо таких, які не можуть бути пояснені за допомогою темної матерії, говорити про переворот уявлень передчасно.

Але якщо Верлінде правий, значить, темної матерії не існує?

Так, у його моделі існування темної матерії НЕ передбачається.

Основний ефект "імітації" властивостей темної матерії, який він розглядає, виникає через нетривіальну взаємодію темної енергії і звичайної речовини.

Що гіпотеза Верлінде може означати для сучасної науки?

Перш за все, зміну парадигми сучасної космології.

На цей момент, Стандартною моделлю космології (науки про розвиток Всесвіту як цілого) є теорія, що припускає наявність холодної темної матерії і темної енергії у вигляді Ламбда-члена (так звана LambdaCDM модель).

Якщо Верлінде правий, ця модель має бути істотно перероблена.

Що потрібно для того, щоб довести або спростувати гіпотезу Верлінде?

Необхідно доопрацювати його модель, щоб дозволити порівняти її з іншими спостережними свідченнями, і зробити таке порівняння.

Якщо враховувати досить великий інтерес, викликаний статтею Верлінде в науковому співтоваристві і за його межами, вважаю, відповідь ми дізнаємося дуже скоро, протягом декількох місяців або навіть тижнів.

Якщо відмовитися від ідеї темної матерії, що змінюється в наших уявленнях про космос?

Звичайно, дані спостережень, такі як наявність "прихованої маси" в космічних об'єктах, нікуди не дінуться, але зміниться їх інтерпретація.

Якщо модель Верлінде вірна, пояснення цих даних спостережень стане можливим без використання темної матерії.

Нове розуміння гравітації може мати практичні наслідки, скажімо, для освоєння космосу?

Виключати подібне в майбутньому, звичайно ж, не можна, але зараз нема ніяких чітких вказівок на це.

Читайте також: За тисячу років до кінця світу. Хокінг передбачив швидку смерть людства

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Показати ще новини
Радіо НВ
X