Главная Физика Принцип эквивалентности и теория гравитации Ньютона устарели, считают физики

MOND или принцип эквивалентности?

Большинство астрономов считают, что ученые достаточно хорошо понимают физическую природу энергии и материи, которая составляет нашу Вселенную. Однако небольшая группа исследователей не столь убеждены в истинности нашего знания об универсуме. Они утверждают, что научному сообществу еще придется пересмотреть свою позицию. А, возможно, перестроить картину «видимого» мира.

Из какой материи?

По мнению скептиков, работающих вне стен академической физики, вместо того, чтобы согласиться с существованием темной материи, физики должны использовать новые теории движения и гравитации, чтобы объяснить космические явления. Речь идет о комплексе различных подходов, известных как MOND, или модификаций ньютоновской динамики.

Типы движения во Вселенной

Согласно доминирующей точки зрения, материя Вселенной состоит из двух компонентов: обычной материи и темной материи. Обычная материя – это знакомый мир атомов и химии. По сути, это то, из чего мы сделаны. Темная материя – это гипотетическое вещество, которое не излучает и не поглощает свет, но гравитационно взаимодействует с «обычным» миром.

Несмотря на то, что темная материя невидима, ученые утверждают, что темная материя встречается примерно в пять с половиной раз чаще, чем обычная. Споры ведутся лишь о том, что считать доказательством наличия ТМ. Например: галактики вращаются так быстро, что они должны летать друг от друга в соответствии с общепринятой теорией гравитации и наблюдаемым количеством звезд и газа. Аналогичным образом, скорость галактических систем намного быстрее, чем ожидалось. Проблема и в технике: не все телескопы способны «видеть» темную материю, но ученые надеются, что это решится в ближайшее десятилетие.

Альтернативные объяснения

Приверженцы MOND интерпретируют астрономические наблюдения по-разному. Одни считают, что более разумно усовершенствовать законы движения Ньютона, либо модифицировать теорию гравитации Эйнштейна.

Модифицированная ньютоновая динамика

Первая теория MOND была предложена еще в 1983 году израильским физиком Мордехаем Милгромом, когда он изменил второй закон движения Ньютона. Согласно теории Милгрома, закон Ньютона правильный для сильных сил; однако, для слабых сил, ускорение сильнее, чем предсказывал англичанин.

Другая группа теорий утверждает, что эйнштейново описание гравитации неверно в режиме низкой гравитации. Это новое направление исследований, которое, по мнению астрофизиков, имеет неплохую перспективу.

Камнем преткновения является принцип эквивалентности, согласно которому движение звезд в галактике должно быть независимым от внешнего равномерного гравитационного поля. Если отклонения этого принципа будут наблюдаться, это означает, что теория гравитации Эйнштейна должна быть изменена.

Исследователи во главе с Фредерико Лелли и Гарри Десмондом изучили 153 галактики и измерили скорость звезд внутри них на разных расстояниях от исходного галактического центра. Затем они рассмотрели ускорение каждой галактики, вызванное гравитационными полями, генерируемыми окружающими ее соседями. Некоторые из звездных систем, как оказалось, двигаются в 10 раз быстрее, чем остальные.

Затем они выбрали две галактики, владеющие наибольшим гравитационным буксиром, и сравнили особенности их вращения с двумя изолированными галактиками. Ученые обнаружили, что звезды в сильных гравитационных полях вращаются медленнее, чем предсказывает модель поведения изолированных галактик. Они также изучили галактики с промежуточными внешними гравитационными полями и выячнили, что полученные данные согласуются с характеристиками каждой галактики. Корреляция с внешним окружением очевидна. Таким образом нарушает принцип эквивалентности, вытекающий из ОТО.

Что это значит?

Означает ли вышесказанное, что наша вселенная наполнена темной материей? Нет, постула о ТМ не доказан и не опровергнут. Хотя бы потому, что речь идет об едином анализе, который не требует широкого обобщения.

Темная материя все еще считается гипотезой

Тем не менее, астрофизики зафиксировали нечто, что является альтернативой для остальной физики. И это «что-то» должно быть перепроверено. Впрочем, результаты исследования были опубликованы в Astrophysical Journal.

Во всяком случае, если проверка гипотезы покажет результаты, то принцип эквивалентности может быть отброшены. Тогда имеет смысл говорить о неуниформных гравитационных полях или выдвигать иные предположения, требующие естественной проверки.

Стоит помнить, что темная материя по-прежнему является гипотезой. Она не подтверждена на академическом уровне. Несколько десятилетий поисков не принесли легитимных для всего научного сообщества результатов.

Опять таки, это не означает, что ТМ нет. Как и того, что она есть. Пока ее не зафиксируют на детекторах, важно сохранять открытость и подходить к проблеме с различных точек зрения. Иначе наука вольно или невольно превратится в веру, чего бы не хотелось: астрономия производит универсальное знание, которое со временем адаптируется в нашу повседневную жизнь и определяет магистраль технологического прогресса.

Дата: 2021-03-20

Автор: Всеволод Гордиенко

Поделиться с друзьями: