Думаю, уже все слышали про такое понятие, как темная материя. Это невидимая субстанция, которая заполняет межзвездное пространство. Эту материю нельзя увидеть, она не взаимодействует через электромагнитное взаимодействие. Т.е. не излучает и не поглощает фотоны. Никто не видел эту форму материи, ее просто ввели в физические понятия и расчеты. Для чего это понадобилось?
Дело в том, что наблюдаемое в астрономии вращение галактик никак не согласуется с классическими представлениями о физике этого процесса.
С увеличением расстояния от центра галактик, угловая скорость вращения звезд должна снижаться пропорционально квадрату расстояния. Примерно, как в Солнечной системе: планеты ближе к Солнцу вращаются быстрее, а более удаленные – медленнее. Год на Земле по времени намного меньше, чем год на Юпитере.
А в галактиках угловая скорость звезд рядом с центром равна скорости на периферии. Это противоречие наблюдали и обсуждали в астрономии на протяжении около 100 лет. И в итоге предложили ввести понятие темной, невидимой материи, которая окружает галактики подобно гало и влияет на обычную материю, ускоряет ее.
Другой парадокс, который не смогли объяснить в науке - гравитационное линзирование.
Это отклонение света гравитационным полем галактик и их скоплений. Свет отклоняется от удалённых объектов в космосе и не совпадает с расчетным. Из-за чего изображения оказываются искажёнными или изображения объектов даже расщепляются на несколько «копий».
Две фотографии с эффектами гравитационных линз: «Крест Эйнштейна» - четыре одинаковых изображения далёкого квазара обрамляют близкую галактику, служащую гравитационной линзой. «Космическая подкова» — гигантская эллиптическая галактика на линзирующая карликовую галактику.
Для разных этапов жизни Вселенной ученые ввели даже понятия горячей и холодной темной материи. Ушли в дебри собственной выдуманной теории.
Есть ли в науке предположения, что это за материя, которая участвует только в гравитационном взаимодействии? Первым делом в качестве частиц для этой материи было предложено нейтрино. Эти частицы участвуют только в слабом и гравитационном взаимодействии. Электромагнитное на них не действует, заряда у них нет. Но модели показали, что масса нейтрино слишком мала и на роль темной материи они не подходят.
Для темной материи пытались даже предложить гипотетические частицы – аксионы. Но как и в истории с гравитоном (переносчик гравитационного взаимодействия) – аксон остался гипотетической, не обнаруженной частицей.
К экзотическим гипотезам относится версия неоднородностей во Вселенной, так называемые топологические дефекты в пространстве. По ней Вселенная и галактики анизотропны, не однородны. При удалении от центра галактик, пространство иное и силы тоже имеют иные значения. Доказать или опровергнуть это невозможно.
Были попытки создать альтернативные теории гравитации. Предлагали плазменную космологию, которая объясняла бы странное наблюдение вращения в галактиках тем, что электрические силы являются более весомыми на больших расстояниях (масштаб галактики и скопления галактик). Это тоже своего рода анизотропность сил на разных расстояниях. Модель недоказуемая.
Предлагали, что такое странное воздействие на материю в галактиках исходит из других пространств и измерений (параллельных Вселенных).
Существует ли темная энергия в окрестности Солнечной системы?
В 2012 году вышло исследование о движении более 400 звёзд, расположенных на расстояниях до 13 тысяч световых лет от Солнца. Ученые не нашли свидетельств присутствия тёмной материи в большом объёме пространства вокруг Солнца. Согласно предсказаниям теории, среднее количество тёмной материи в окрестности Солнца должно было составить примерно 0,5 кг в объёме земного шара. Однако измерения дали значение не более 0,06 кг тёмной материи в этом объёме. На гране погрешности.
Но даже темная материя не смогла объяснить все странности наблюдаемых космических объектов. В науке пришлось ввести понятие темной энергии. И предполагают, что в общем объеме Вселенной, этой темной энергии больше всего. По каким наблюдениями сделан такой вывод?
В конце 1990-х годов было обнаружено, что в удалённых галактиках, расстояние до которых было определено по закону Хаббла, сверхновые имеют яркость ниже той, которая им полагается. Иными словами, расстояние до этих галактик, вычисленное по методу «стандартных свеч» оказывается больше расстояния, вычисленного на основании ранее установленного значения параметра Хаббла. Был сделан вывод, что Вселенная не просто расширяется, она расширяется с ускорением.
Причина в какой-то дополнительной силе, распределенной во Вселенной. Эта темная энергия испытывает гравитационное отталкивание к материи вместо гравитационного притяжения, имеет низкую плотность и не взаимодействует с обычной материей в других фундаментальных силах. Взаимодействие происходит только через гравитацию.
Если темную материю, не взаимодействующую с обычной материей еще можно как-то объяснить, то как объяснить энергию, расталкивающую все во Вселенной и не взаимодействующую с материей через другие взаимодействия?
В 1987 году физик Кристофер Веттерих предположил, что тёмная энергия - это своего рода частицеподобные возбуждения некоего динамического скалярного поля, называемого «квинтэссенцией».
Вам это что-нибудь напоминает? Это объяснение похоже на описание отмененного эфира, теорию которого развивали десятки ученых до Эйнштейна. Как говорится, от чего ушли, к тому и пришли. Только в других терминах.
Существует кинетическая модель гравитации, основанная на давлении потока эфира. Эфир, можно сказать, в некоторой степени признали в эффекте Ярковского-Окифи-Радзиевского-Паддака (YORP-эффект). Статья на эту тему:
Одно из представлений про эфир. Поток эфира – это изменения в поле от точки с одной плотностью к другой. Простая барионная материя (элементарные частицы) – это замкнутые и стоячие волны в объеме элементарных частиц. Фотоны – перенос энергии в эфирном поле без переноса массы путем колебательных процессов в самом поле. Но что такое поле? Возможно, свойство пространства. Кстати, после создания общей теории относительности (ОТО), Эйнштейн предложил возобновить применение термина «эфир», изменив его смысл. А именно, понимать под эфиром физическое пространство ОТО. Но его предложение не нашло отклик.
Если эфир – это и есть темная энергия, тогда в определенных состояниях или при изменении плотности этого поля, он может оказывать давление на материю, толкать, раздвигать ее, что и видим в процессе расширения Вселенной с ускорением. Спустя 100 лет ученые вернулись к этому же пониманию законов в масштабе галактик, только сменили названия.
Интересно, кто-нибудь в науке когда-нибудь сможет признать, что мы с выдуманными темными материями и темными энергиями зашли в тупик и нужно откатиться в моделях назад и попробовать объяснить мир заново, дав более адекватные названия процессам?