Tamsioji materija: ar fizikoje artėja revoliucija?

Kas yra tamsioji medžiaga? Jis niekada nebuvo pastebėtas, tačiau mokslininkai apskaičiavo, kad ji sudaro 85% visatos materijos. Trumpas atsakymas yra tas, kad niekas nežino, kas yra tamsioji medžiaga. Daugiau nei prieš šimtmetį lordas Kelvinas pasiūlė tai paaiškinti žvaigždžių greitį mūsų pačių galaktikoje. Po kelių dešimtmečių švedų astronomas Knutas Lundmarkas pastebėjo, kad visatoje turi būti daug daugiau materijos, nei galime stebėti. Nuo septintojo ir aštuntojo dešimtmečių mokslininkai bandė išsiaiškinti, kas yra ši paslaptinga medžiaga, naudodamiesi vis sudėtingesnėmis technologijomis. Tačiau vis daugiau fizikų įtaria, kad atsakymas gali būti toks, kad tokio dalyko kaip nėra Juodoji medžiaga iš viso.

„Backstory“

Mokslininkai gali stebėti tolimą materiją įvairiais būdais. Įranga, tokia kaip garsusis Hablo teleskopas, matuoja matomą šviesą, o kitos technologijos, pavyzdžiui, radijo teleskopai, matuoja nematomus reiškinius. Mokslininkai dažnai praleidžia daug metų rinkdami duomenis, o vėliau juos analizuoja, kad kuo geriau suprastų tai, ką mato.


Gavus vis daugiau duomenų tapo visiškai aišku, kad galaktikos elgiasi ne taip, kaip tikėtasi. Kai kurių galaktikų išoriniuose kraštuose esančios žvaigždės judėjo per greitai. Galaktikas kartu laiko gravitacijos jėga, kuri yra stipriausia centre, kur yra didžioji masės dalis. Žvaigždės išoriniuose diskinių galaktikų pakraščiuose judėjo taip greitai, kad stebimos materijos sukurta gravitacijos jėga nebūtų galėjusi sulaikyti joms išskridimo į gilią erdvę.

Mokslininkai manė, kad šiose galaktikose turi būti daugiau materijos, nei galime stebėti šiuo metu. Kažkas turi neleisti žvaigždėms nuskristi, ir jie tai kažkuo vadino Juodoji medžiaga. Jie iš tikrųjų negalėjo pasakyti, kokių savybių jis gali turėti, išskyrus tai, kad jis turi turėti gravitacinę trauką ir jos turi būti gana daug. Tiesą sakant, didžioji visatos dalis (beveik 85%) turi būti tamsioji medžiaga. Priešingu atveju galaktikos nebūtų galėjusios išsilaikyti tiek laiko, kiek atrodo. Jie būtų išsiskyrę, nes nebūtų pakakę gravitacijos, kad trilijonai žvaigždžių liktų vietoje.

Kalbant apie mokslą, bėda su tuo, ko negalite pastebėti, yra ta, kad sunku apie tai daug pasakyti. Kadangi tamsioji medžiaga nesąveikauja su elektromagnetine jėga, kuri yra atsakinga už matomą šviesą, radijo bangas ir rentgeno spindulius, visi mūsų įrodymai yra netiesioginiai. Mokslininkai bandė išsiaiškinti būdus, kaip stebėti tamsiąją medžiagą ir daryti prognozes remiantis jos teorijomis, bet nesėkmingai.

Galimas sprendimas

Niutono gravitacijos teorija gana gerai paaiškina daugumą didelio masto įvykių. Viskas nuo pirmojo žingsnio metimo Yankees žaidime iki žvaigždynų judėjimo gali būti paaiškinta naudojant Niutono teoriją. Tačiau teorija nėra patikima. Pavyzdžiui, Einšteino bendrosios ir specialiosios reliatyvumo teorijos paaiškino duomenis, kurių Niutono teorija negalėjo. Mokslininkai vis dar naudoja Niutono teoriją, nes ji veikia daugeliu atvejų ir turi daug paprastesnes lygtis.

Tamsioji medžiaga buvo pasiūlyta kaip būdas suderinti Niutono fiziką su duomenimis. Bet ką daryti, jei vietoj susitaikymo reikia modifikuotos teorijos. Čia įeina Izraelio fizikas Mordehai Milgromas. Jis sukūrė gravitacijos teoriją (vadinamą Modifikuota Niutono dinamika arba „mėnulisTrumpai) 1982 m., kuriame teigiama, kad gravitacija veikia kitaip, kai ji tampa labai silpna, pavyzdžiui, disko galaktikų pakraščiuose.

Jo teorija nėra paprasta paaiškinti galaktikų elgsena; tai prognozuoja juos. Teorijų problema yra ta, kad jos gali paaiškinti beveik bet ką. Jei įeisite į kambarį ir pamatysite, kad dega šviesa, galite sukurti teoriją, kad kosminiai saulės spinduliai patenka į paslėptus veidrodžius taip, kad apšviestų kambarį. Kita teorija gali būti, kad kažkas paspaudė šviesos jungiklį. Vienas iš būdų atskirti geras teorijas nuo blogų yra išsiaiškinti, kuri teorija leidžia geriau prognozuoti.

Naujausia Mond analizė rodo, kad ji daro daug geresnes prognozes nei standartiniai tamsiosios medžiagos modeliai. Tai reiškia, kad nors tamsioji medžiaga gali gana gerai paaiškinti galaktikų elgesį, ji turi mažai nuspėjamosios galios ir, bent jau šiuo požiūriu, yra prastesnė teorija.


Tik daugiau duomenų ir diskusijų galės išspręsti tamsiosios medžiagos ir Mondo rezultatą. Tačiau, jei Mondas būtų priimtas kaip geriausias paaiškinimas, būtų sugriautas dešimtmečius trukęs mokslinis sutarimas ir vienas paslaptingesnių visatos bruožų taptų daug normalesnis. Modifikuota teorija gali būti ne tokia seksuali kaip tamsios, nematomos jėgos, tačiau ji gali turėti tik pranašumą, nes yra geresnis mokslas.