Лекторий. Темная материя - фантастический зверь и где ее искать

Алексей Бондарев
19 ноября, 07:10


Согласно скандальной теории голландского физика Эрика Верлинде, темной материи не существует, а гравитация не является фундаментальной силой природы. НВ разобралось в том, почему это важно и насколько меняет представления о мире.

Голландский ученый Эрик Верлинде, физик из Амстердамского университета, эксперт по теории струн, впервые выдвинул гипотезу о том, что гравитация работает вовсе не так, как предполагал Эйнштейн, в 2010 году. А сейчас он опубликовал более детальное обоснование своей теории.

По его мнению, гравитация не является одной из фундаментальных сил природы. Она не является постоянной силой, и возникает лишь, когда происходят перемены в "информации", которая хранится в структуре пространства-времени.

Некоторые ученые поспешили заявить, что Верлинде занимается не своей темой, а посему такие посягательства на Эйнштейна и основы космологии - это чуть ли не святотатство. Другие же полагают, что предложенная голландцем модель весьма любопытна и нуждается в серьезных исследованиях и доработке.



Разобраться в том, пора ли выбрасывать на свалку Эйнштейна и классические представления об устройстве Вселенной, НВ помогает украинский физик, Дмитрий Якубовский, сотрудник датского института Нильса Бора.
Темная материя - что это и почему это так важно

Темная материя в космологии, а также в теоретической физике — гипотетическая форма материи, которая не испускает электромагнитного излучения, а также напрямую не взаимодействует с ним.

Из-за этого невозможно ее прямое наблюдение.

Вывод о существовании темной материи сделан на основании многочисленных, согласующихся друг с другом, но косвенных признаков поведения астрофизических объектов и по создаваемым ими гравитационным эффектам.

Выяснение природы темной материи поможет решить проблему скрытой массы, которая, в частности, заключается в аномально высокой скорости вращения внешних областей галактик.

Темная материя - основное на данный момент объяснение эффектов "скрытой массы" - когда масса составного космического объекта много больше суммы масс его составляющих.
Насколько серьезно нужно воспринимать модель Верлинде?

Эта модель, описанная в работе голландца, на данный момент - "всего лишь" новая, интересная и пока неисследованая теоретическая конструкция. Эрик Верлинде широко известен своими работами в областях современной математической физики (в частности, конформной теории поля и теории струн).

Поскольку эти области достаточно далеки от сравнения с наблюдениями и часто эксплуатируют концепцию изучения "миров, похожих на наш", это отложило отпечаток и на работу Верлинде о гравитации.

В ней рассматривается предсказание только с одним из проявлений "скрытой массы" в космических системах, а именно соотношением Талли-Фишера.

Поэтому, прежде чем относиться к этой модели "серьезно", необходимо сравнить ее с другими наблюдениями темной материи, и убедиться, что она согласуется с ними. Например, как подчеркивает достаточно авторитетный ученый-гравитационист Шон Керролл, у этой модели могут возникнуть сложности с описанием данных космологии (см. лекцию на английском на эту тему).



Также, например, сейчас неочевидно, что его теория "имитирует" пространственное распределение темной материи, согласующееся с наблюдениями, и не противоречит многочисленными тестам. Нет никаких сомнений, что эти вопросы уже начали исследоваться. Результаты этих исследований позволят определить статус новой теории.
Но модель Верлинде действительно переворачивает представление о гравитации?

Пока его модель не подтверждена достаточным количеством данных из наблюдений или экспериментов, в особенности таких, которые не могут быть объяснены с помощью темной материи, говорить о перевороте представлений преждевременно.
Но если Верлинде прав, значит, темной материи не существует?

Да, в его модели существование темной материи не предполагается.

Основной эффект "имитации" свойств темной материи, который он рассматривает, возникает из-за нетривиального взаимодействия темной энергии и обычного вещества.
Что гипотеза Верлинде может означать для современной науки?

Прежде всего, изменение парадигмы современной космологии.

На данный момент, Стандартной моделью космологии (науки о развитии Вселенной как целого) является теория, предполагающая наличие холодной темной материи и темной энергии в виде Ламбда-члена (так называемая LambdaCDM модель).

Если Верлинде прав, эта модель должна быть существенно переработана.
Что нужно для того, чтобы доказать или опровергнуть гипотезу Верлинде?

Необходимо доработать его модель, чтобы позволить сравнить ее с другими наблюдательными свидетельствами, и произвести такое сравнение.

Если учитывать достаточно большой интерес, вызваный статьей Верлинде в научном сообществе и за ее пределами, полагаю, ответ мы узнаем весьма скоро, на протяжении нескольких месяцев или даже недель.
Если отказаться от идеи темной материи, что меняется в наших представлениях о космосе?

Конечно, наблюдательные данные, такие как наличие "скрытой массы" в космических объектах, никуда не денутся, но изменится их интерпретация.

Если модель Верлинде верна, объяснение этих данных наблюдений станет возможно без использования темной материи.
Новое понимание гравитации может иметь практические последствия, скажем, для освоения космоса?

Исключать подобного в будущем, конечно же, нельзя, но сейчас нет никаких четких указаний на это.
http://nv.ua/techno/science/temnaya-materiya-fantasticheskiy-zver-i-gde-ee-iskat-279382.html