المادة المظلمة: هل تأتي ثورة في الفيزياء؟

ما هي المادة المظلمة؟ لم يتم ملاحظتها أبدًا ، ومع ذلك يقدر العلماء أنها تشكل 85٪ من المادة في الكون. الإجابة المختصرة هي أنه لا أحد يعرف ماهية المادة المظلمة. منذ أكثر من قرن من الزمان ، قدمها اللورد كلفن كتفسير لسرعة النجوم في مجرتنا. بعد عقود ، لاحظ عالم الفلك السويدي كنوت لوندمارك أن الكون يجب أن يحتوي على مادة أكثر بكثير مما يمكننا ملاحظته. يحاول العلماء منذ الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي اكتشاف ماهية هذه المادة الغامضة ، باستخدام تقنية أكثر تعقيدًا من أي وقت مضى. ومع ذلك ، يشك عدد متزايد من الفيزيائيين في أن الإجابة قد تكون أنه لا يوجد شيء مثل المادة السوداء على الإطلاق.

باكستوري

يمكن للعلماء مراقبة الأشياء البعيدة بعدة طرق. معدات مثل تلسكوب هابل الشهير تقيس الضوء المرئي بينما تقيس التقنيات الأخرى ، مثل التلسكوبات الراديوية ، الظواهر غير المرئية. غالبًا ما يقضي العلماء سنوات في جمع البيانات ثم يشرعون في تحليلها لتحقيق أقصى استفادة مما يرونه.


ما أصبح واضحًا تمامًا مع ورود المزيد والمزيد من البيانات هو أن المجرات لم تكن تتصرف كما هو متوقع. كانت النجوم على الحواف الخارجية لبعض المجرات تتحرك بسرعة كبيرة جدًا. ترتبط المجرات ببعضها البعض بواسطة قوة الجاذبية ، والتي تكون أقوى في المركز حيث توجد معظم الكتلة. كانت النجوم على الحواف الخارجية لمجرات القرص تتحرك بسرعة كبيرة لدرجة أن قوة الجاذبية الناتجة عن المادة المرصودة هناك لم تكن قادرة على منعها من الطيران إلى الفضاء السحيق.

اعتقد العلماء أنه لا بد من وجود مادة في هذه المجرات أكثر مما يمكننا ملاحظته حاليًا. شيء يجب أن تمنع النجوم من الطيران بعيدًا ، وقد أطلقوا على ذلك اسمًا المادة السوداء. لم يتمكنوا حقًا من تحديد الخصائص التي قد تمتلكها إلا أنه يجب أن يكون لها قوة جاذبية ، ويجب أن يكون هناك قدر كبير منها. في الواقع ، يجب أن تكون الغالبية العظمى من الكون (85٪) مادة مظلمة. خلاف ذلك ، لم تكن المجرات قادرة على البقاء حولها طالما أنها تفعل ذلك. كان من الممكن أن ينفصلوا لأنه لم يكن هناك ما يكفي من الجاذبية للحفاظ على تريليونات النجوم في مكانها.

عندما يتعلق الأمر بالعلم ، فإن المشكلة في شيء لا يمكنك ملاحظته هي أنه من الصعب قول الكثير عنه. نظرًا لأن المادة المظلمة لا تتفاعل مع القوة الكهرومغناطيسية - المسؤولة عن الضوء المرئي وموجات الراديو والأشعة السينية - فكل أدلةنا غير مباشرة. يحاول العلماء اكتشاف طرق لمراقبة المادة المظلمة وإجراء تنبؤات بناءً على نظريات عنها ولكن دون نجاح كبير.

حل ممكن

تشرح نظرية الجاذبية لنيوتن معظم الأحداث واسعة النطاق جيدًا إلى حد ما. كل شيء من رمي الملعب الأول في مباراة يانكيز إلى حركات الأبراج يمكن تفسيره باستخدام نظرية نيوتن. ومع ذلك ، فإن النظرية ليست مضمونة. نظريات أينشتاين للنسبية العامة والخاصة ، على سبيل المثال ، فسرت البيانات التي لم تستطع نظرية نيوتن القيام بها. لا يزال العلماء يستخدمون نظرية نيوتن لأنها تعمل في الغالبية العظمى من الحالات ولديها معادلات أبسط بكثير.

تم اقتراح المادة المظلمة كطريقة للتوفيق بين الفيزياء النيوتونية والبيانات. ولكن ماذا لو ، بدلاً من المصالحة ، هناك حاجة إلى نظرية معدلة. هذا هو المكان الذي يدخل فيه عالم فيزياء إسرائيلي يُدعى مورديهاي ميلغروم. طور نظرية الجاذبية (تسمى الديناميكيات النيوتونية المعدلة أو "قمر"باختصار) في عام 1982 الذي يفترض أن الجاذبية تعمل بشكل مختلف عندما تصبح ضعيفة جدًا ، كما هو الحال عند حافة قرص المجرات.

نظريته ليست ببساطة شرح سلوكيات المجرات. هو - هي يتوقع هم. تكمن مشكلة النظريات في أنها تستطيع شرح أي شيء تقريبًا. إذا دخلت غرفة ورأيت أن الأضواء مضاءة ، يمكنك تطوير نظرية مفادها أن الأشعة الكونية القادمة من الشمس تصطدم بالمرايا المخفية بالطريقة الصحيحة لتضيء الغرفة. قد تكون هناك نظرية أخرى مفادها أن شخصًا ما نقر على مفتاح الضوء. تتمثل إحدى طرق فصل النظريات الجيدة عن السيئة في معرفة النظرية التي تقدم تنبؤات أفضل.

يُظهر التحليل الأخير لـ Mond أنه يقدم تنبؤات أفضل بكثير من نماذج المادة المظلمة القياسية. ما يعنيه ذلك هو أنه في حين أن المادة المظلمة يمكن أن تفسر سلوك المجرات جيدًا ، إلا أنها تمتلك القليل من القدرة التنبؤية وهي ، على الأقل في هذه الجبهة ، نظرية أدنى.


فقط المزيد من البيانات والجدل سيكون قادرًا على تسوية النتيجة على المادة المظلمة و Mond. ومع ذلك ، فإن قبول Mond باعتباره أفضل تفسير من شأنه أن يحطم عقودًا من الإجماع العلمي ويجعل واحدة من أكثر السمات الغامضة للكون طبيعية أكثر. قد لا تكون النظرية المعدلة مثيرة مثل القوى المظلمة وغير المرئية ، ولكنها قد تتمتع فقط بميزة كونها علمًا أفضل.