В науке это очень красивая и глубокая гипотеза, которая лежит на стыке популярной физики и вполне серьезных научных теорий, например, Брановой космологии. Сегодня поговорим о том, насколько это может быть правдой.
Глоссарий
Для начала, чтобы понимать дальнейшую логику статьи, напомню 4 вещи:
- Наше пространство считается 3-мерным + время. А речь пойдет о месте, в которое вложена наша Вселенная, у него должно быть от 4х пространственных измерений и больше.
- В науке его называют Балк. Построением теории Балка из известных ученых занимается, например, Кип Торн.
- Кроме Балка мы коснемся М-теории, это разновидность Теории струн, где пространство состоит из субатомных многомерных Мембран - или просто Бран (на самом деле, там всё намного сложнее и даже физики не могут объяснить её за час). Эдаких 12-мерных пикселей Вселенной.
- Темная материя это гипотетическая не взаимодействующая с нашей материей масса, создающая в масштабе Вселенной рельеф гравитации. Именно благодаря темной материи образовались первые молекулы, газопылевые скопления, звезды и галактики. ТМ абсолютно невидима во всех диапазонах, но как бы существует официально, потому что дебет с кредитом в расчетах у астрономов не сходится, когда они наблюдают движения небесных тел. Поэтому придумали Темную Материю. Ее принято считать атрибутом нашей вселенной
Но есть и более любопытное объяснение. И даже не одно...
Гравитация из четвертого измерения
Если предположить, что наша Вселенная — это трехмерная «мембрана» (брана), плавающая в четырехмерном пространственном «объеме» (балке), то четырехмерные объекты во внешнем пространстве идеально объясняют два главных свойства темной материи:
Невидимость: Мы не можем взаимодействовать с 4D-объектом электромагнитно (светом), потому что наши фотоны заперты в 3D-бране. Единственное, что «протекает» сквозь измерения — это гравитация. Мы бы чувствовали только **искривление пространства** от их массы, но никогда бы не увидели их самих.
Слабость взаимодействия: Частицы темной материи не сталкиваются друг с другом и с обычным веществом (как показывают наблюдения за скоплением Пуля). Если вещество находится **снаружи**, а мы только чувствуем «тень» его гравитации, отсутствие столкновений становится естественным следствием геометрии.
Скрытая масса в Балке (Модель ДГП)
Существует модель Двали-Габададзе-Порратти и Теория массивной гравитации. В этих моделях гравитация на больших масштабах «сбегает» в четвертое пространственное измерение.
Более того, ускоренное расширение Вселенной (темная энергия) в таких моделях тоже объясняется утечкой гравитации в 4D.
Всё оттого, что внешние четырехмерные объекты (или даже просто искривление самого балка) создают гравитационное притяжение внутри нашего 3D-мира, которое мы ошибочно называем темной материей.
Проблема гало и линзирования
Здесь начинается сложность с наблюдениями. Если бы темная материя была снаружи Вселенной, ее распределение в галактиках было бы более гладким и диффузным. Но данные гравитационного линзирования показывают, что темная материя собирается в комковатые сферические гало вокруг галактик и даже образует сложные филаменты, паутину Вселенной (то самое, что делает глобальный облик вселенной похожим на нейроны головного мозга).
Чтобы внешний 4D-объект создал такое сложное комковатое гравитационное поле именно вокруг нашей браны, он сам должен быть очень сложной формы и быть плотно привязан к нашей бране. А если он привязан, почему он тогда не стал частью нашей браны? Вопрос открыт.
Эксперименты
Если темная материя — это четырехмерный объект, то при столкновении частиц в коллайдере ( БАК, ЦЕРН ) гравитон может «улететь» в четвертое измерение. Мы бы увидели событие, где часть энергии бесследно исчезла. В ходе столкновения частиц произошел бы неуловимый дисбаланс импульса в одной плоскости. Пока таких сигналов надежно не зафиксировано, но поиски «моно-струй» с потерянной энергией в балк ведутся активно.
А может быть?
Гипотеза 4-х мерного происхождения ТМ не противоречит логике и фактически является геометрической интерпретацией природы темной материи. Она прекрасно отвечает на вопрос «почему мы не видим и не можем потрогать?». Но пока не найден ответ на вопрос — почему эта масса так сложно и причудливо сгруппировалась у нас, а не распределилась равномерно.
Немного фантастических предположений: а почему темная материя должна была распределяться? Может, наша Вселенная просто лежит на сложной многомерной подставочке из темной материи в Балке, которая воздействует на свойства нашего пространства.