Что заставило вас сначала усомниться в самом существовании темной материи?
Меня поразила закономерность аномалии. Скорости вращения были не просто больше, чем ожидалось, они стали постоянными с радиусом. Почему?
Конечно, если бы существовала темная материя, скорость вращения звезд была бы больше, но кривые вращения, означающие скорость вращения, нарисованную как функция радиуса, все равно могли бы идти вверх и вниз, в зависимости от ее распределения. Но это не так. Это действительно показалось мне странным. Итак, в 1980 году я отправился в академический отпуск в Институт предварительных исследований в Принстоне со следующей догадкой: Если скорость вращения постоянная, то, возможно, мы смотрим на новый закон природы. Если ньютоновская физика не может предсказать фиксированные кривые, то, возможно, нам следует исправить Ньютона, вместо того, чтобы составлять совершенно новый класс материи, просто чтобы соответствовать нашим измерениям.
"Темная материя - эфир нашего поколения".
Если вы собираетесь изменить законы природы, которые так хорошо работают в нашей собственной Солнечной системе, вам нужно найти свойство, которое отличает Солнечные системы от галактик. Поэтому я составил график различных свойств, таких как размер, масса, скорость вращения и т.д. Для каждого параметра я поместил Землю, Солнечную систему и некоторые галактики. Например, галактики больше, чем солнечные системы, так что, возможно, законы Ньютона не работают на больших расстояниях? Но если бы это было так, вы бы ожидали, что аномалия вращения будет расти в больших галактиках, в то время как, на самом деле, это не так. Поэтому я вычеркнул эту и перешел к следующим свойствам.
На очереди было ускорение: Скорость, с которой меняется скорость объектов.
Обычно мы думаем о земных машинах, которые ускоряются в том же направлении, но представьте себе карусель. Можно ехать кругами и все равно разгоняться. Иначе вы бы просто упали. То же самое можно сказать и о небесных каруселях. И именно в ускорении мы находим большую разницу в масштабах, которая оправдывает модификацию Ньютона: Нормальное ускорение для звезды, вращающейся вокруг центра галактики, примерно в сто миллионов раз меньше, чем для Земли, вращающейся вокруг Солнца.
Для этих малых ускорений MOND вводит новую природную константу, называемую a0. Если вы изучали физику в средней школе, вы, вероятно, помните второй закон Ньютона: сила равна ускорению в массе, умноженному на ускорение, или F=ma. Хотя это отличный инструмент, когда речь идет об ускорении намного большем, чем a0, например, планет вокруг нашего Солнца, я предположил, что при значительно меньших ускорениях, меньших даже по сравнению с нашим Солнцем вокруг галактического центра, сила становится пропорциональной квадрату ускорения, или F=ma2/a0.
Другими словами: По законам Ньютона, скорость вращения звезд вокруг галактических центров должна уменьшаться, чем дальше звезда от центра массы. Если MOND верна, то она должна достигать постоянной величины, тем самым устраняя потребность в темной материи.
Что ваши коллеги в Принстоне думали обо всём этом?
Я не делился этими мыслями с моими коллегами в Принстоне. Я боялся столкнуться с безумием. И затем, в 1981 году, когда я уже имел ясную идею о MOND, я не хотел, чтобы кто-нибудь запрыгнул в мою повозку, так сказать, что является ещё более сумасшедшим, когда ты думаешь об этом. Нет нужды говорить, - смеётся он, - никто не прыгал в мой вагон, даже тогда, когда я отчаянно этого хотел.
Ну, тебе было 35 и ты предложил исправить Ньютона.
Почему бы и нет? А что такого? Если что-то не работает, исправь это. Я не пытался быть смелым. Я был очень наивен в то время. Я не понимал, что ученые так же качаются, как и другие люди, условностями и интересами.
Как в "Структуре научных революций" Томаса Куна.
Я люблю эту книгу. Я читал ее несколько раз. Она показала мне, как история моей жизни случилась со многими другими учеными за всю историю. Конечно, легко насмехаться над людьми, которые когда-то возражали против того, что, как мы теперь знаем, является хорошей наукой, но есть ли у нас разница? Кун подчеркивает, что эти возражающие обычно хорошие ученые, у которых есть веские причины возражать. Просто инакомыслящие обычно имеют уникальную точку зрения на вещи, которая не разделяется большинством других. Я смеюсь над этим сейчас, потому что MOND достиг такого прогресса, но были времена, когда я чувствовал себя подавленным и изолированным.
Часть 3