Было обнаружено, что скорость вращения звезд в галактиках слишком велика по отношению к массе этих галактик, что называют дефицитом массы. Было обнаружено, что в скоплении галактик Bullet, рядом с местом столкновения двух скоплений галактик, существуют гравитационно линзированные области, в которых нет ни звезд, ни газа. Это привело к выводу, что они, вероятно, содержат материю, не взаимодействующую с обычной материей, которая не была замедлена во время столкновения. Все это вместе было названо "темной материей".
В то же время квантовая механика и теория относительности не предсказывают существование темной материи, поэтому определение того, чем она на самом деле является, может быть эквивалентно созданию более полной теории Вселенной. Мне кажется, что это умножение сущностей, объясняющих непонятное с помощью чего-то необъяснимого.
Я понимаю, что масса вызывает искривление пространства-времени, а искривление пространства-времени вызывает эффект, называемый гравитацией, и поэтому постулируется существование темной материи, но что мешает сделать обратное рассуждение, то есть: наблюдаемая гравитация является эффектом искривления пространства-времени? Только это, и без необходимости оживлять темную материю.
Возможно ли, что пространство-время искривлено/может быть искривлено независимо от существования материи, и противоречит ли это теории Эйнштейна? Были ли попытки смоделировать соответствие кривизны пространства-времени с наблюдаемыми гравитационными эффектами в галактиках и скоплениях галактик?
ОТВЕТ
Я обращаюсь к отдельным частям вопроса:
В то же время, квантовая механика и теория относительности не предсказывают существование темной материи.
Это неправильная формулировка. Эти две теории говорят нам, каковы законы, управляющие материей, но они не определяют, какие частицы/поля существуют в природе. Мы определяем полную физическую модель (квантовую теорию поля), постулируя, какие поля в ней возникают, и каковы симметрии теории.
В Стандартной модели существует очень много квантовых полей, и практически наверняка в природе есть и другие поля, соответствующие еще не открытым частицам. Если какие-либо из этих частиц стабильны (почему бы и нет?), то они могут быть хорошими кандидатами на темную материю.
Другими словами, почему мы должны считать, что все естественно возникающие стабильные частицы обязательно должны взаимодействовать с "нашими" иначе, чем гравитационно? Предполагать это нет никаких оснований. Конечно, мы должны попытаться построить как можно более простую теорию, которая описывает наблюдения.
Однако именно наблюдения указывают на существование темной материи. Добавление одного дополнительного поля в модель, содержащую множество других полей, практически не влияет на простоту этой модели.
Возможно ли, что пространство-время является/может быть искривлено независимо от существования материи?
Да, это может быть, но только определенным образом, подразумеваемым решениями уравнений Эйнштейна. Примером может служить решение де Ситтера, в котором единственным источником искривления пространства-времени является плотность энергии вакуума.
В реальной Вселенной мы наблюдаем движение материи в пространстве-времени и делаем вывод о его кривизне, а затем пытаемся найти простейшую возможную причину этой кривизны, которая бы соответствовала уравнениям Эйнштейна.
В случае вращения галактик и расширения Вселенной постулирование существования темной материи является самым простым возможным решением. Наблюдательные данные многочисленны. Очень трудно постулировать что-либо еще, не потеряв при этом возможности делать количественные предсказания или не сделав теорию произвольной и гораздо более сложной.
Были ли попытки смоделировать соответствие кривизны пространства-времени наблюдаемым гравитационным эффектам в галактиках и скоплениях галактик?
Были проведены сравнения между наблюдениями и расчетами или симуляциями, сделанными в рамках теории Эйнштейна (с темной материей или без нее), а также в рамках других альтернативных (и более сложных) теорий. Пока что теория Эйнштейна с темной материей и темной энергией является самым простым решением.
Комментарии
Отправить комментарий