Темная материя или гравитационный «пузырь»?
Где вся темная материя?
Несмотря на многолетние интенсивные поиски, ученые никак не могут найти в космосе субстанцию, известную как темная материя. Что же она собой представляет? И почему мы думаем, что она вообще существует?
Тот факт, что мы ничего не знаем о 85% массы Вселенной, выглядит довольно странным. Ведь это колоссальное количество вещества. Как же оно проявляет себя?
Галактики нарушают законы физики
Есть веская причина полагать, что в космосе есть что-то еще, чего мы не видим. Лишь существование гипотетического вещества, названного темная материя, может объяснить, почему движение галактик, как нам кажется, нарушает законы физики.
Все галактики вращаются вокруг своего центра. И по нашим представлениям движение внешних частей галактик должно замедляться тем больше, чем дальше они находятся от этого центра. Поскольку влияние гравитации уменьшается при удалении объектов друг от друга. Но в случае с галактиками все не так. Все части галактик вращаются со скоростями, которые нельзя объяснить обыкновенной наблюдаемой картиной распределения вещества.
И если предположить, что внешние части галактик содержат большее количество материи, чем мы видим, это может объяснить наблюдаемую аномалию.
Такое объяснение в настоящее время научный мир принял за аксиому: темная материя непременно должна существовать. Потому что только это объясняет наблюдаемое движение галактик.
Проблема осталась за малым. Темная материя до сих пор не обнаружена.
Теории
Одна из теорий утверждает, что Вселенная полна слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP). Это некие пока еще не найденные частицы, которые имеют массу. Но, поскольку они не взаимодействуют с другим веществом, они и не могут быть обнаружены. Все элегантно и просто.
Но, может быть, есть и другое объяснение.
Новая теория предполагает, что гравитационное поле большого тела (например, звезды) изменяется в зависимости от того, как далеко вы находитесь от него. Но все происходит иначе, чем описывает это классическая физика. Для материи, которая находятся относительно близко к объекту, гравитационное притяжение будет работать не так, как для удаленных объектов.
Эта теория предполагает наличие некого концептуального «пузыря» вокруг крупных материальных объектов. И размер этого «пузыря» пропорционален массе тела. И никакая темная материя становится не нужна.
Внутри «пузыря» гравитация ведет себя в соответствии с хорошо известными ньютоновскими принципами. Эти гравитационные эффекты мы видим на орбитах планет в нашей Солнечной системе. Но по мере удаления за границы этой области гравитация усиливается.
Причина, по которой мы до сих пор не смогли обнаружить этот эффект заключается в том, что предполагаемые расстояния огромны. Вся наша Солнечная система находится внутри области пространства, в которой гравитация описывается классическими теориями физики. Но за пределами «пузыря» все совсем по другому.
Чтобы доказать или опровергнуть эту теорию, нам нужно научиться обнаруживать эффекты переменной гравитации, которые не связаны с движением галактик.
Темная материя и гравитационное линзирование
Один из способов сделать это — изучить эффект гравитационного линзирования галактик. Гравитационное линзирование — это изменения траектории света, проходящего рядом с массивным объектом. Чем массивнее объект, тем больше наблюдаемое отклонение. Если галактики действительно более массивны, чем кажутся, из-за того что в них присутствует темная материя, эффект линзирования будет отличаться от подобного для галактик без нее.
Теория, конечно, довольно спорная. Но, в любом случае, у ученых появилось альтернативное объяснение видимым аномалиям в свойствах галактик. Ведь само существование некой материи, невидимой для современных средств наблюдения, выглядит не менее экзотично.
Источник
Возникающая гравитация и темная вселенная
Возникающая гравитация и темная вселенная
Уважаемые читатели! Как вы видите я не автор, просто статья заслуживает внимания. Чтобы ее легче было найти на просторах интернета, воспользовался такой возможностью.До сих пор при традиционном подходе не найден носитель гравитационного взаимодействия и не определен механизм передачи. Вашему вниманию первая реальная попытка, хотя в гипотезе Верлинде не все гладко.Как и в тексте Гугл-переводчика, но уж что есть. В целом логическая канва понятная, смысл доступен.
Возникающая гравитация и темная вселенная
Пространство, время и гравитация не существуют в микроскопическом масштабе. Новое понимание теоретической физики может привести к этому удивительному выводу. В макроскопическом масштабе эти повседневные явления возникают из микроскопической физики как «возникающие» эффекты. На прошлой неделе физик Эрик Верлинде представил свою новую теорию эмерджентной гравитации, адаптированную к современным гравитационным законам Ньютона и Эйнштейна. Его теория объясняет как ускоренное расширение Вселенной, вызванное темной энергией, так и дополнительную гравитацию, наблюдаемую на краю галактик, которая обычно приписывается таинственной «темной материи».
Манус Виссер и Марсель Вонк
Рисунок 1. Эрик Верлинде.В своей статье «Возникающая гравитация и темная вселенная», которая была опубликована на прошлой неделе, исследователь UvA представил свои последние взгляды на поведение гравитации.
В этой статье:
• Три загадки о гравитации
• Решение: возникающая гравитация
• Гравитация от информации
• Энтропия и площадь поверхности
• Положительно и отрицательно искривленное пространство
• Темная энергия: объемный вклад в энтропию
• Создание обычной материи
• Формула для темной материи
• Вывод
Три загадки о гравитации
Гравитация — это то, что держит наши ноги на земле. Это делает Землю примерно сферической и заставляет нашу планету вращаться вокруг Солнца. Без гравитации наш мир выглядел бы совершенно иначе. И все же из четырех фундаментальных сил природы физика понимает гравитацию меньше всего.
Есть не менее трех проблем, связанных с нашим пониманием гравитации. Во-первых, мы не до конца понимаем, как гравитация ведет себя в микроскопическом масштабе. Объединение квантовой механики с общей теорией относительности приводит к пресловутым бесконечностям, что предполагает, что мы не можем просто применять законы Эйнштейна на субатомном уровне. Этот конфликт известен как проблема квантовой гравитации .
Вторая проблема возникает в космологических наблюдениях. В 1998 году две независимые группы астрономов пришли к выводу, что наша вселенная переживает ускоренное расширение. Это открытие стало большим сюрпризом для многих физиков. В конце концов, гравитация — это сила, которая притягивает, которая на самом деле должна замедлить расширение вселенной! Чтобы объяснить феномен отталкивания, нужно было предположить, что вселенная содержит огромное количество дополнительной энергии. Такая энергия, также известная как темная энергия , может рассматриваться как энергия самого вакуума. Таинственная темная энергия составляет не менее шестидесяти девяти процентов от общего количества энергии во вселенной.
Третья проблема, связанная с гравитацией, была выявлена в начале 1930-х годов Яном Оортом и Фритом Цвики и была возрождена в 1960-х и 1970-х годах в результате наблюдений Веры Рубин и Кента Форда. Эти астрономы обнаружили, что скорость, с которой звезды на краю галактик вращаются вокруг центра, намного больше, чем можно было бы ожидать в этих галактиках на основе видимого вещества. Аналогичная картина существует для скоростей, с которыми галактики вращаются вокруг центра скопления таких систем. Согласно теории тяготения Ньютона, скорость, с которой удаленные объекты вращаются вокруг большой массовой концентрации, уменьшается с увеличением расстояния до центра. Астрономы заметили, однако, что скорости вращения во внешних областях многих галактик и скоплений фактически остаются неизменными или даже увеличиваются! И несмотря на эти высокие скорости, такие звезды и галактики не отклоняются от своей орбиты. По-видимому, они растягиваются сильнее, чем можно было бы ожидать на основе видимой массы. Так откуда взялась эта дополнительная сила притяжения?
Большинство исследователей приписывают эту дополнительную гравитацию темной материи — материи, состоящей из частиц, которые остаются неизвестными. И здесь тоже эффект огромен: во вселенной должно быть примерно в пять раз больше темной материи, чем в обычной видимой материи. Более того, двадцать шесть процентов содержимого вселенной остаются неизвестными, что, по меньшей мере, является неудовлетворительной ситуацией. Поэтому в настоящее время проводятся обширные исследования для обнаружения частиц, прямо или косвенно, которые могут составлять темную материю.
Новая теория Эрика Верлинде, однако, предсказывает, что такие частицы не будут обнаружены в ходе этих экспериментов. Он считает, что дополнительная сила притяжения во внешних областях галактик имеет совершенно другое происхождение.
Рисунок 2. Скорость вращения звезд в галактике.Согласно законам тяготения Ньютона, звезды во внешних областях галактик должны двигаться медленнее, чем дальше от ядра. (Пунктирная линия.) Однако на практике скорость остается неизменной или, как в этом случае, даже увеличивается. (Сплошная линия.) Изображение: Стефания Делука.
верхний
Решение: возникающая гравитация
Как мы должны решать проблемы квантовой гравитации, темной материи и темной энергии? Видя, что все эти проблемы касаются природы гравитации, вполне возможно, что они в конечном итоге взаимосвязаны. Возможно, нам придется изменить наши взгляды на саму гравитацию, чтобы пролить свет на весь спектр проблем. И это именно то, чего Эрик Верлинде надеется достичь с помощью своей новой теории.
Идеи Верлинде основаны на разработках в области физики черных дыр и теории струн. Еще в 1970-х годах Стивен Хокинг, Якоб Бекенштейн и другие обнаружили, что физика черных дыр может быть удивительно хорошо описана естественными законами, вытекающими из термодинамики. В результате физики вскоре пришли к выводу, что гравитация — по крайней мере, вблизи черных дыр — является термодинамическим явлением.
Термодинамика имеет дело с макроскопическими явлениями, такими как тепло и давление, которые происходят из микроскопической физики. Рассмотрим температуру чашки кофе, которая производится движениями бесчисленных отдельных молекул. Термодинамические свойства, такие как температура и давление, не существуют на микроскопическом уровне, но проявляются и видны только в макроскопическом масштабе. Взаимосвязь между термодинамикой и гравитацией предполагает, что гравитация, а также пространство и время не существуют в микроскопическом масштабе, а возникают только в большем масштабе.
Эта идея гравитации как возникающей силы предлагает элегантное решение проблемы квантовой гравитации. В конце концов, гравитации не существует на квантовом уровне, поэтому нет необходимости искать законы, объединяющие теории относительности и квантовую физику! Новая идея Верлинде заключается в том, что возникающая гравитация может также решить две другие проблемы, касающиеся темной энергии и темной материи. Чтобы понять, как это работает, мы должны вернуться к тому, что обнаружили физики-теоретики о происхождении гравитации после Бекенштейна и Хокинга.
верхний
Гравитация от информации
Каковы «атомы» пространства-времени? В чашке кофе вибрации самых маленьких строительных блоков — атомов и молекул — гарантируют, что кофе горячий. Чтобы понять гравитацию как термодинамический эффект, нам нужно искать строительные блоки пространства вокруг нас. Многие физики были заняты этим вопросом в последние десятилетия.
Важный урок этого исследования заключается в том, что в конечном итоге не имеет значения, как на самом деле выглядят атомы пространства-времени. Сравните это с чашкой кофе еще раз: чтобы понять термодинамические свойства кофе, нам не нужно знать тип молекул в кофе или как атомы в этих молекулах фактически расположены. Гораздо важнее понимание общего количества молекул или свободы движения, которыми обладают эти молекулы. Другими словами: нас интересует информация, которую молекулы несут с собой. И ситуация для гравитации та же: в некотором смысле мы можем рассматривать саму информацию как фундаментальный строительный блок.
Однако в квантовой физике информация ведет себя не так, как мы ожидаем. В классической физике единичная единица информации всегда находится в одном конкретном месте. «Компьютерные биты» классической физики — это свойства отдельных частиц, которые расположены в четко определенных местах. В квантовой механике, однако, информация также может передаваться различным частицам — явление, известное как запутывание . Например, информация может быть скрыта в паре частиц, одна половина которой находится здесь на земле, а другая половина на Луне. Квантовая информация не локализована!
В последние годы огромное количество физиков-теоретиков бросилось пытаться понять последствия этого запутывания. Появилась картина, что пространство и время на квантовом уровне полностью состоят из нелокализованной информации и в некотором смысле даже происходят из нее. Как мы можем понять эту довольно научно-фантастическую концепцию?
Рисунок 3. Запутанность и информация.Чтобы изобразить распространение информации в пространстве и то, как эта информация запутана, физики используют так называемые «тензорные сети». На рисунке выше приведен простой пример такой сети. Каждый круг представляет квантовый бит, а линии показывают перепутывание между различными битами. Изображение предоставлено «Голографическими квантовыми кодами, исправляющими ошибки» Ф. Паставски, Б. Йошида, Д. Харлоу и Дж. Прескилла.
верхний
Энтропия и площадь поверхности
Представьте себе пространство, которое на квантовом уровне разбито на множество крошечных «кусочков», которые все связаны друг с другом. В этом масштабе геометрические понятия, такие как длина и площадь поверхности, означают очень мало. Как пространство появляется в макроскопическом масштабе?
В 2010 году канадский физик Марк ван Раамсдонк получил важную информацию по этому вопросу. Его гипотеза состоит в том, что пространство связано именно потому , что биты запутаны на квантовом уровне. Мы воспринимаем пространство как единое целое: вы можете ходить или парить в пространстве, не сталкиваясь с областями, где «пространства нет». Предпосылка Ван Раамсдонка состоит в том, что запутанность — это клей, который скрепляет квантовые строительные блоки пространства. Именно этот клей в конечном итоге гарантирует, что пустое пространство связано в макроскопическом масштабе.
Гипотеза Ван Раамсдонка также может быть описана более количественно. Его предпосылка основана на простой формуле, взятой из работы Бекенштейна и Хокинга о черных дырах, которая в контексте квантовой информации была разработана японскими физиками Шинсей Рю и Тадаши Такаянаги. Формула гласит следующее: если мы разделим часть пространства на две области, степень запутанности между этими областями будет равна
S = A / (4 G 😉
В этой формуле S обозначает так называемую энтропию запутанности — величину, измеряющую количество информации, которую две области делят друг с другом. A — размер воображаемой площади поверхности, которая разделяет две области. G и ; — две естественные постоянные: постоянная Ньютона G определяет силу тяжести, а постоянная Планка ; указывает масштаб, в котором квантовые эффекты играют роль.
Мы можем легко понять структуру этой формулы. Две области — давайте назовем их 1 и 2 для удобства — делятся нелокализованной квантовой информацией, потому что в области 1 есть квантовые биты, которые запутаны с квантовыми битами в области 2. Если мы рассмотрим запутывание с точки зрения Из гипотезы Ван Раамсдонка как свойства, связывающего пространство, становится ясно, что большая часть запутывания происходит вокруг границы между 1 и 2. Таким образом, объем информации, разделяемой двумя областями, S , пропорционален площади поверхности этой границы. А. Коэффициент 4G ; определяет точную связь между двумя переменными.
Это явление, когда количество информации связано с площадью поверхности, оказывается существенной чертой теории гравитации Эйнштейна. В 1995 году Тед Джекобсон продемонстрировал, что это соотношение действительно необходимо для выведения законов гравитации Эйнштейна. И наоборот, исправление этого отношения неизбежно приведет к изменению законов гравитации. Откуда такая коррекция?
Рисунок 4. Запутанность, информация и площадь поверхности.Если запутывание соединяет пространство, запутывание между битами в области 1 и битами в области 2 будет в основном происходить вокруг области поверхности, которая разделяет области. Поэтому неудивительно, что информация, которую разделяют области, также пропорциональна размеру этой площади поверхности.
верхний
Положительно и отрицательно искривленное пространство
Геометрические свойства пространства вокруг нас сильно влияют на природу гравитации. В широком масштабе наша вселенная не плоская сцена: пространство искривлено . Согласно теории, такая кривизна может принимать две формы. Вселенная может быть «положительно» изогнутой, как поверхность сферы, или «отрицательно» изогнутой, как седло лошади. Существует прямая связь между этой кривизной и тайной отталкивания темной энергии. Отрицательная кривизна Вселенной должна привести к большой дополнительной силе притяжения. В нашей вселенной, однако, имеет место противоположный сценарий: темная энергия создает положительную кривизну, которая, в свою очередь, вызывает силу отталкивания, которая наблюдается при ускоренном расширении пространства.
Рисунок 5. Положительная и отрицательная кривизна.Слева — положительно изогнутая поверхность, а справа — отрицательная кривизна. Наше четырехмерное пространство-время может быть положительно и отрицательно изогнуто аналогичным образом.
Чтобы продемонстрировать связь между информацией и площадью поверхности, Рю и Такаяана должны были предположить, что пространство имеет отрицательную кривизну. Однако, как уже указывалось, мы живем не в отрицательно изогнутой вселенной, а в положительно изогнутом пространстве, также известном как пространство де Ситтера . В широком масштабе, где искривление Вселенной играет роль, теоретически лучше понятый сценарий с отрицательным изгибом, который неудивительно называется пространством Анти-де Ситтера, является лишь приближением реальности.
Основное различие между пространством Анти-Ситтера и пространством Де Ситтера состоит в том, что последний содержит энергию. Пространство Анти-Ситтера можно рассматривать как «пустое» вакуумное состояние, тогда как пространство Де-Ситтера является высокоэнергетическим состоянием. Дополнительная энергия в пространстве Де Ситтера — это темная энергия, которая вызывает расширение вселенной.
Вопросы, которые сам себе задал Верлинде: какое влияние дополнительная энергия и дополнительная кривизна оказывают на распределение информации в пространстве-времени и какое влияние это оказывает на гравитацию? Вскоре он понял, что формула Рю и Такаяана, которая связывает информацию и площадь поверхности, требует более детального анализа.
Наар Бовен
Темная энергия: объемный вклад в энтропию
Относится ли связь между информацией и площадью поверхности также в пространстве де Ситтера? Согласно Верлинде, ответ «да», но помимо компонента площади поверхности есть еще один вклад в энтропию. В модели Верлинде эта дополнительная информация, связанная с темной энергией, распространяется по всему пространству. И по этой причине этот вклад зависит от объема единицы пространства, а не от его площади поверхности.
Эта связь может быть еще раз выражена в формуле. Дополнительный объемный вклад в энтропию в пределах сферической поверхности равен
S = AR / (4 GL 😉
L представляет космологический масштаб: расстояние до края видимой вселенной. A = 4 ; R 2 — площадь поверхности сферического отрезка пространства с радиусом R , а G и ; — постоянные Ньютона и Планка, как и прежде.
Чтобы понять, что это выражение на самом деле относится к вкладу, который пропорционален объему , мы должны понимать, что объем сферы представлен V = 4/3 ; R 3 . Используя некоторую простую алгебру, приведенную выше формулу можно записать в виде
S = V / V 0
в которой V 0 обозначает комбинацию 4 G ; L / 3 . Мы можем рассматривать V 0 как объем, который занимает один бит информации в темной энергии: согласно формуле общий объем, деленный на V 0 , равен количеству информации в темной энергии, S. Важно отметить, что объемный вклад (2) в энтропию обычно будет намного меньше, чем вклад в площадь поверхности (1) . Два выражения отличаются друг от друга на коэффициент R / L. Например, если мы возьмем R в качестве радиуса нашей галактики Млечный Путь, этот коэффициент будет примерно равен 0,00001.
Поэтому возникает следующий вопрос: если объемный вклад в энтропию настолько мал, даже в галактическом масштабе, может ли он все же иметь заметный эффект? Удивительно, но теория Верлинде отвечает на этот вопрос утвердительно. Вклад объема гарантирует, что именно в масштабе галактик законы гравитации Ньютона и Эйнштейна больше не применяются.
Рисунок 6. Информация в пространстве De Stitter.Поскольку пространство де Ситтера заполнено темной энергией, не вся информация может содержаться на границе. Именно информация в самой темной энергии, схематично показанная здесь голубыми квадратами, пропорциональна объему.
Наар Бовен
Создание обычной материи
Конечно, вселенная состоит не только из темной энергии. Он также содержит обычное вещество, из которого сделано все, что мы видим вокруг нас. Только когда мы добавим обычную материю в пространство де Ситтера, станет ясно, что существующие законы гравитации необходимо скорректировать.
Согласно Верлинде, обычная материя может быть создана путем удаления темной энергии из вселенной и локализации ее где-то. Однако создание такой массы, как солнце, оставляет постоянный «шрам» в пространстве Де Ситтера. Вселенная как бы помнит, что создана масса. Во-первых, это заставляет пространство искривляться, и другие массы, такие как земля, притягиваются к материи. Эйнштейн описал эту кривизну в своей общей теории относительности.
Существует, однако, вторичный эффект. Создание массы также влияет на распределение информации, присутствующей в темной энергии. Часть информации теперь связана с материей, а остальная информация должна перестраиваться в пространстве. Масса, следовательно, перемещает информацию. Действие, однако, всегда приводит к реакции: информация также «отталкивает» назад. В масштабе галактик и галактических скоплений удаляется так много энергии, что этот эффект, независимо от относительно небольшого вклада темной энергии в общую информацию, все еще остается значительным. Таким образом, полученная дополнительная сила наблюдается в таком масштабе: это именно та сила, которая приписывается темной материи!
Опять же, это утверждение можно сделать количественным. Пустое пространство создается в областях, где информация удаляется, в то время как пространство снаружи все еще заполнено информацией и энергией. Поэтому большая часть пустого пространства находится вокруг материи. Это означает, что на определенном расстоянии вокруг массы происходит переход из пустого пространства в заполненное пространство.
Верлинде рассчитывает это расстояние перехода следующим образом. В его модели возникающей гравитации количество информации, связанной с материей и удаляемой из темной энергии, равно
S M = 2 ; MR / ;
S M — количество «удаленной» информации, M — масса вещества, а R — радиус объема, в котором находится это вещество. Переход из пустого пространства в заполненное пространство происходит именно тогда, когда объем информации, связанной с темной энергией (уравнение (2) ), начинает доминировать над объемом информации, удаляемой веществом (уравнение (3) ). Поэтому гравитационные эффекты, которые приписывают темной материи, начнут возникать, когда
A / (4 G ;)> 2 ; ML / ;
Эта формула написана таким образом, что знакомая комбинация из формулы Рю и Такаянаги (формула (1) ) находится слева. Площадь поверхности A, которую можно рассчитать по этой формуле, указывает на границу объема, за пределами которого, например, будет играть роль «темная материя» в галактике. Размер этой границы оказывается совместимым с тем, что фактически наблюдается в галактиках.
Отметим, что в приведенной выше формуле встречается космологическая шкала L. Этот фактор происходит из более ранней формулы (2) для количества информации, присутствующей в темной энергии. Удивительно, но дополнительная гравитация, которую мы наблюдаем в масштабе отдельных галактик, определяется физикой в масштабе всей вселенной!
Рисунок 7. Материя в пространстве де Ситтера.Материя, такая как галактика, формируется из информации, связанной с темной энергией. Это создает область «пустого» пространства, которая на определенном расстоянии становится пространством, заполненным информацией. Вокруг галактик это расстояние соответствует наблюдаемому расстоянию, на котором «темная материя» начинает играть роль.
верхний
Формула для темной материи
Приведенное выше объяснение служит мотивом для Верлинде для получения его самого важного результата: общей взаимосвязи между фактическим количеством нормального вещества и видимым количеством темной материи. Как уже указывалось, согласно Верлинде, этой темной материи не существует, но мы можем описать ее приписываемые эффекты на основе эффективной массы — массы, которую темная материя имела бы, если бы это было объяснением дополнительной сила тяжести. Верлинде выводит следующие соотношения для этой эффективной массы, M D :
2 ; L / ; (M D ) 2 = M B / 3 A / (4 G 😉
Здесь M B — количество обычной («барионной») материи; все остальные символы такие же, как описано выше. Об этой формуле поражают две вещи. Во-первых, он снова содержит космологическую шкалу L : снова мы видим, что величина влияния темной материи определяется физикой в масштабе всей вселенной. И во-вторых, примечательно, что связь между количеством обычного вещества и видимым количеством темной материи существует вообще. Это проявление того, что объяснялось выше: «темная материя» — это сила реакции, которая возникает, когда информация удаляется, чтобы сформировать обычную материю. Поэтому неудивительно, что между ними существует связь. Формула Верлинде демонстрирует эту связь очень точно.
Вывод
Появление, создание гравитации в больших масштабах от распространения информации в небольших масштабах, решает три проблемы одновременно. Во-первых, гравитация в том виде, в котором мы ее знаем, не существует в микроскопическом масштабе, и поэтому понимание законов гравитации в квантовом масштабе не требуется. Во-вторых, пространство в квантовой шкале состоит из информационных битов, которые перепутаны друг с другом. Если микроскопическое состояние всех битов имеет высокую энергию, то в больших масштабах это пространство де Ситтера. Это объясняет происхождение темной энергии. В-третьих, создание массы в пространстве де Ситтера перемещает информацию, связанную с темной энергией. Это перемещение информации имеет значение для масс, которые расположены, например, на краю галактики. Эта сила реакции соответствует эффектам, которые приписываются таинственной темной материи.
Решение трех проблем за один раз — прекрасная перспектива, но можно ли проверить идеи Верлинде? Они, конечно, могут: мы видели, что его теория не только предлагает качественные описания, но также предоставляет количественные формулы, которые можно проверить с помощью данных наблюдений. И наоборот, фальсификация, конечно, также возможна: как только один из многочисленных текущих квестов приведет к поиску частицы действительной материи для объяснения темной материи, теория Верлинде, очевидно, будет неверной.
Но даже если теория Верлинде верна, многое еще предстоит сделать. Например, один важный открытый вопрос заключается в том, как динамика вселенной входит в его формулировку: может ли эта теория также дать точное описание истории вселенной и движения материи и «темной материи» с течением времени? Можно ли его использовать для объяснения свойств космического фонового излучения, света, исходящего из ранней Вселенной, которое мы все еще наблюдаем сегодня? Кроме того, в некоторых наблюдениях, например, в так называемом Пулевом Кластере, измеряется не только связь между обычной и «темной» материей, но и то, как эти две части распределены в пространстве. Это распределение не всегда оказывается хорошо симметричным, и поэтому оно предлагает замечательную задачу для модели Верлинде объяснить такие наблюдения.
Как бы то ни было, идеи Эрика Верлинде звучат привлекательно и предлагают интересный альтернативный взгляд на давние фундаментальные проблемы гравитации.
Источник