Ο φυσικός που αρνείται τη σκοτεινή ύλη

Είναι ένας από αυτούς τους ανθρώπους της σκοτεινής ύλης», είπε ο Μορντεχάι Μίλγκρομ για έναν συνάδελφό του που περνούσε από το γραφείο του στο Ινστιτούτο Επιστημών Weizmann. Ο Milgrom μας σύστησε, λέγοντάς μου ότι ο φίλος του ψάχνει για στοιχεία σκοτεινής ύλης σε ένα έργο που λαμβάνει χώρα ακριβώς κάτω από το διάδρομο.

«Δεν υπάρχουν «άνθρωποι της σκοτεινής ύλης» και «άνθρωποι MOND»», απάντησε ο συνάδελφός του.

«Είμαι «άνθρωποι MOND», διακήρυξε περήφανα ο Milgrom, αναφερόμενος στην Τροποποιημένη Νευτώνεια Δυναμική, τη θεωρία του που καθορίζει τη Νευτώνεια φυσική αντί να υποθέτει την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας - δύο πράγματα που, σύμφωνα με το τυπικό μοντέλο της κοσμολογίας, αποτελούν 95,1 τοις εκατό του συνολικού περιεχομένου μάζας ενέργειας του σύμπαντος.

Αυτό το φιλικό περιστατικό είναι ενδεικτικό του ήρεμα δονκιχωτικού χαρακτήρα του («Moti») Milgrom. Υπάρχει κάτι σχεδόν παραπλανητικό στον 70χρονο φυσικό που φοράει σορτς το καυτό ισραηλινό καλοκαίρι, του οποίου η απαλή φωνή σπάει κάθε φορά που ενθουσιάζεται. Τίποτα σχετικά με την ευχάριστη συμπεριφορά του δεν αποκαλύπτει ότι αυτός ο άνθρωπος ισχυρίζεται ότι είναι το τρίτο πρόσωπο που διόρθωσε τη νευτώνεια φυσική:Πρώτα ο Μαξ Πλανκ (με την κβαντική θεωρία), μετά ο Αϊνστάιν (με τη σχετικότητα), τώρα ο Μίλγκρομ.

Φέτος σηματοδοτεί τα 50 χρόνια του Milgrom στο Weizmann. Τον επισκέφτηκα εκεί για να μάθω περισσότερα για το πώς νιώθεις να είσαι επιστήμονας, τι εκτιμά για το έργο του Thomas Kuhn The Structure of Scientific Revolutions , και γιατί πιστεύει ότι η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια δεν υπάρχουν.

Τι σας ενέπνευσε να αφιερώσετε τη ζωή σας στην κίνηση των αστεριών;

Θυμάμαι πολύ έντονα τον τρόπο που με εντυπωσίασε η φυσική. Ήμουν 16 και σκέφτηκα:Εδώ είναι ένας τρόπος να καταλάβω πώς λειτουργούν τα πράγματα, πολύ πέρα ​​από την κατανόηση των συνομηλίκων μου. Δεν ήταν μακροπρόθεσμο σχέδιο. Ήταν ένα καθημερινό αξιοθέατο. Μου άρεσε απλώς η φυσική, όπως και άλλοι άνθρωποι αγαπούν την τέχνη ή τον αθλητισμό. Ποτέ δεν ονειρευόμουν μια μέρα να κάνω μια σημαντική ανακάλυψη, όπως να διορθώσω τον Νεύτωνα.

Είχα έναν καταπληκτικό δάσκαλο φυσικής στο σχολείο, αλλά όταν μελετάς υλικό σχολικών βιβλίων, μελετάς ολοκληρωμένες συμφωνίες. Εξακολουθείτε να μην βλέπετε την προσπάθεια που καταβάλλεται για την επίτευξη πρωτοποριακής επιστήμης, όταν τα πράγματα είναι ασαφή και οι εξελίξεις γίνονται διαισθητικά και συχνά πάνε στραβά. Δεν σου το διδάσκουν στο σχολείο. Σας διδάσκουν ότι η επιστήμη πηγαίνει πάντα μπροστά:Έχετε ένα σύνολο γνώσεων και μετά κάποιος ανακαλύπτει κάτι και επεκτείνει αυτό το σύνολο γνώσεων. Αλλά δεν λειτουργεί πραγματικά έτσι. Η πρόοδος της επιστήμης δεν είναι ποτέ γραμμική.

Πώς ασχοληθήκατε με το πρόβλημα της σκοτεινής ύλης;

Προς το τέλος του διδακτορικού μου, το τμήμα φυσικής εδώ ήθελε να επεκταθεί. Ρώτησαν λοιπόν τρεις κορυφαίους Ph.D. μαθητές που εργάζονται στη σωματιδιακή φυσική για να επιλέξουν ένα νέο πεδίο. Επιλέξαμε την αστροφυσική, και το Ινστιτούτο Weizmann έκανε κάποιες προσπάθειες με ιδρύματα του εξωτερικού, ώστε να μας δεχτούν ως μεταδιδακτορικούς. Και έτσι πήγα στο Cornell για να καλύψω τα κενά μου στην αστροφυσική.

Μετά από μερικά χρόνια στην αστροφυσική υψηλής ενέργειας, δουλεύοντας στη φυσική της ακτινοβολίας ακτίνων Χ στο διάστημα, αποφάσισα να μετακινηθώ σε ένα ακόμη πεδίο:τη δυναμική των γαλαξιών. Ήταν λίγα χρόνια μετά τις πρώτες λεπτομερείς μετρήσεις της ταχύτητας των αστεριών που περιφέρονται γύρω από τους σπειροειδείς γαλαξίες. Και, λοιπόν, υπήρχε ένα πρόβλημα με τις μετρήσεις.

Για να κατανοήσει κανείς αυτό το πρόβλημα, πρέπει να τυλίξει το κεφάλι του γύρω από μερικές ουράνιες περιστροφές. Ο πλανήτης μας περιφέρεται γύρω από τον ήλιο, ο οποίος, με τη σειρά του, περιφέρεται γύρω από το κέντρο του γαλαξία του Γαλαξία. Στο εσωτερικό των ηλιακών συστημάτων, η βαρυτική έλξη από τη μάζα του ήλιου και η ταχύτητα των πλανητών βρίσκονται σε ισορροπία. Σύμφωνα με τους νόμους του Νεύτωνα, αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο Ερμής, ο πιο εσωτερικός πλανήτης στο ηλιακό μας σύστημα, περιφέρεται γύρω από τον ήλιο με πάνω από 100.000 μίλια την ώρα, ενώ το εξώτατο φυτό, ο Ποσειδώνας, σέρνεται με λίγο πάνω από 10.000 μίλια την ώρα.

Τώρα, μπορείτε να υποθέσετε ότι η ίδια λογική θα ισχύει για τους γαλαξίες:Όσο πιο μακριά είναι το αστέρι από το κέντρο του γαλαξία, τόσο πιο αργά περιστρέφεται γύρω του. Ωστόσο, ενώ σε μικρότερες ακτίνες οι μετρήσεις ήταν όπως είχε προβλεφθεί από τη Νευτώνεια φυσική, τα μακρύτερα αστέρια αποδείχθηκαν ότι κινούνται πολύ πιο γρήγορα από ό,τι προβλεπόταν από τη βαρυτική έλξη της μάζας που βλέπουμε σε αυτούς τους γαλαξίες. Το παρατηρούμενο χάσμα έγινε πολύ μεγαλύτερο όταν, στα τέλη της δεκαετίας του 1970, τα ραδιοτηλεσκόπια μπόρεσαν να ανιχνεύσουν και να μετρήσουν τα σύννεφα ψυχρού αερίου στα περίχωρα των γαλαξιών. Αυτά τα σύννεφα περιφέρονται γύρω από το γαλαξιακό κέντρο πέντε φορές μακρύτερα από τα αστέρια, και έτσι η ανωμαλία έγινε ένα σημαντικό επιστημονικό παζλ.

Ένας τρόπος για να λύσετε αυτό το παζλ είναι απλώς να προσθέσετε περισσότερη ύλη. Εάν υπάρχει πολύ λίγη ορατή μάζα στο κέντρο των γαλαξιών για να ληφθεί υπόψη η ταχύτητα των άστρων και των αερίων, ίσως υπάρχει περισσότερη ύλη από ό,τι φαίνεται, ύλη που δεν μπορούμε να δούμε, σκοτεινή ύλη.

Τι σας έκανε να αμφισβητήσετε πρώτα την ίδια την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης;

Αυτό που μου έκανε εντύπωση ήταν κάποια κανονικότητα στην ανωμαλία. Οι ταχύτητες περιστροφής δεν ήταν απλώς μεγαλύτερες από τις αναμενόμενες, αλλά έγιναν σταθερές με την ακτίνα. Γιατί; Σίγουρα, αν υπήρχε σκοτεινή ύλη, η ταχύτητα των άστρων θα ήταν μεγαλύτερη, αλλά οι καμπύλες περιστροφής, δηλαδή η ταχύτητα περιστροφής που σχεδιάζεται ως συνάρτηση της ακτίνας, θα μπορούσαν να ανεβαίνουν και να κατεβαίνουν ανάλογα με την κατανομή της. Αλλά δεν το έκαναν. Αυτό μου φάνηκε πραγματικά παράξενο. Έτσι, το 1980, πήγα στο Sabbatical στο Ινστιτούτο Προηγμένων Μελετών στο Πρίνστον με την ακόλουθη προαίσθηση:Εάν οι ταχύτητες περιστροφής είναι σταθερές, τότε ίσως εξετάζουμε έναν νέο νόμο της φύσης. Εάν η νευτώνεια φυσική δεν μπορεί να προβλέψει τις σταθερές καμπύλες, ίσως θα έπρεπε να διορθώσουμε τον Νεύτωνα, αντί να φτιάξουμε μια εντελώς νέα κατηγορία ύλης μόνο για να ταιριάζει στις μετρήσεις μας.

Εάν πρόκειται να αλλάξετε τους νόμους της φύσης που λειτουργούν τόσο καλά στο δικό μας ηλιακό σύστημα, πρέπει να βρείτε μια ιδιότητα που να διαφοροποιεί τα ηλιακά συστήματα από τους γαλαξίες. Έφτιαξα λοιπόν ένα διάγραμμα με διαφορετικές ιδιότητες, όπως μέγεθος, μάζα, ταχύτητα περιστροφής κ.λπ. Για κάθε παράμετρο, έβαλα τη Γη, το ηλιακό σύστημα και μερικούς γαλαξίες. Για παράδειγμα, οι γαλαξίες είναι μεγαλύτεροι από τα ηλιακά συστήματα, οπότε ίσως οι νόμοι του Νεύτωνα να μην λειτουργούν σε μεγάλες αποστάσεις; Αλλά αν ήταν έτσι, θα περίμενες ότι η ανωμαλία της περιστροφής θα μεγαλώσει σε μεγαλύτερους γαλαξίες, ενώ, στην πραγματικότητα, δεν είναι. Διέγραψα λοιπόν αυτό το ένα και προχώρησα στις επόμενες ιδιότητες.

Τελικά χτύπησα χρυσό με επιτάχυνση:Ο ρυθμός με τον οποίο αλλάζει η ταχύτητα των αντικειμένων.

Συνήθως σκεφτόμαστε αυτοκίνητα με κατεύθυνση προς τη γη που επιταχύνουν προς την ίδια κατεύθυνση, αλλά φανταστείτε ένα γαϊτανάκι. Θα μπορούσατε να κάνετε κύκλους και να επιταχύνετε. Διαφορετικά, απλά θα πέφτεις. Το ίδιο ισχύει και για τα ουράνια γαϊτανάκια. Και είναι στην επιτάχυνση που βρίσκουμε μια μεγάλη διαφορά στην κλίμακα, μια που δικαιολογεί την τροποποίηση του Νεύτωνα:Η κανονική επιτάχυνση για ένα αστέρι που περιστρέφεται γύρω από το κέντρο ενός γαλαξία είναι περίπου εκατό εκατομμύρια φορές μικρότερη από εκείνη της Γης που περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο.

Για αυτές τις μικρές επιταχύνσεις, η MOND εισάγει μια νέα σταθερά της φύσης, που ονομάζεται a ₀ . Αν σπουδάσατε φυσική στο γυμνάσιο, πιθανότατα θυμάστε τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα:δύναμη ισούται με μάζα επί επιτάχυνσης ή F =μα . Ενώ αυτό είναι ένα πολύ καλό εργαλείο όταν αντιμετωπίζετε επιταχύνσεις πολύ μεγαλύτερες από το a ₀ , όπως αυτοί των πλανητών γύρω από τον ήλιο μας, πρότεινα ότι σε σημαντικά χαμηλότερες επιταχύνσεις, χαμηλότερες ακόμη και από αυτή του ήλιου μας γύρω από το γαλαξιακό κέντρο, η δύναμη γίνεται ανάλογη με το τετράγωνο της επιτάχυνσης ή F =μα /a ₀ .

Για να το θέσω με άλλα λόγια:Σύμφωνα με τους νόμους του Νεύτωνα, η ταχύτητα περιστροφής των άστρων γύρω από τα γαλαξιακά κέντρα θα πρέπει να μειώνεται όσο πιο μακριά είναι το αστέρι από το κέντρο μάζας. Εάν το MOND είναι σωστό, θα πρέπει να φτάσει σε μια σταθερή τιμή, εξαλείφοντας έτσι την ανάγκη για σκοτεινή ύλη.

Τι σκέφτηκαν οι συνάδελφοί σας στο Πρίνστον για όλα αυτά;

Δεν μοιράστηκα αυτές τις σκέψεις με τους συναδέλφους μου στο Πρίνστον. Φοβόμουν να φανώ τρελή. Και μετά, το 1981, όταν είχα ήδη μια ξεκάθαρη ιδέα για το MOND, δεν ήθελα να πηδήξει κανείς στο βαγόνι μου, ας το πω έτσι, που είναι ακόμα πιο τρελό όταν το σκέφτεσαι. Περιττό να πούμε [γέλια ] κανείς δεν πήδηξε στο βαγόνι μου, ακόμα κι όταν το ήθελα απεγνωσμένα.

Λοιπόν, ήσουν 35 και πρότεινες να φτιάξεις τον Newton.

Γιατί όχι? Ποια είναι η μεγάλη υπόθεση; Εάν κάτι δεν λειτουργεί, διορθώστε το. Δεν προσπάθησα να είμαι τολμηρή. Ήμουν πολύ αφελής εκείνη την εποχή. Δεν κατάλαβα ότι οι επιστήμονες επηρεάζονται εξίσου με τους άλλους ανθρώπους από συμβάσεις και ενδιαφέροντα.

Όπως το Η δομή των επιστημονικών επαναστάσεων του Thomas Kuhn .

Λατρεύω αυτό το βιβλίο. Το διάβασα αρκετές φορές. Μου έδειξε πώς η ιστορία της ζωής μου συνέβη σε τόσους πολλούς άλλους επιστήμονες σε όλη την ιστορία. Σίγουρα, είναι εύκολο να κοροϊδεύουμε τους ανθρώπους που κάποτε είχαν αντίρρηση σε αυτό που τώρα γνωρίζουμε ότι είναι καλή επιστήμη, αλλά είμαστε διαφορετικοί; Ο Kuhn τονίζει ότι αυτοί οι αντιρρησίες είναι συνήθως καλοί επιστήμονες με καλούς λόγους να αντιταχθούν. Απλώς οι διαφωνούντες έχουν συνήθως μια μοναδική άποψη για πράγματα που δεν συμμερίζονται οι περισσότεροι άλλοι. Γελάω με αυτό τώρα, γιατί η MOND έχει σημειώσει τέτοια πρόοδο, αλλά υπήρξαν στιγμές που ένιωσα κατάθλιψη και απομόνωση.

Πώς είναι να είσαι επιστήμονας;

Σε γενικές γραμμές, τα τελευταία 35 χρόνια ήταν συναρπαστικά και ανταποδοτικά ακριβώς επειδή υποστήριζα ένα παράδοξο παράδειγμα. Είμαι μοναχικός από τη φύση μου, και παρά τους τρομακτικούς και αμφισβητούμενους καιρούς, προτιμώ πολύ αυτό από τη γενική ροή. Ήμουν αρκετά σίγουρος για τη βασική εγκυρότητα του MOND από την αρχή, κάτι που με βοήθησε πολύ στο να τα πάρω όλα αυτά στα σοβαρά, αλλά υπάρχουν δύο μεγάλα πλεονεκτήματα στη διαρκή αντίθεση με τη MOND:Πρώτον, μου έδωσε χρόνο να κάνω περισσότερες συνεισφορές στη MOND απ' ό,τι θα ήθελα η κοινότητα να πηδήξει στο βαγόνι της MOND νωρίς. Δεύτερον, από τη στιγμή που η MOND γίνει αποδεκτή, η μακρά και ευρεία αντίσταση σε αυτήν θα έχει αποδείξει πόσο μη τετριμμένη ιδέα είναι.

Μέχρι το τέλος του σαββατικού μου στο Πρίνστον, είχα γράψει κρυφά τρία χαρτιά που παρουσίαζαν τη MOND στον κόσμο. Η δημοσίευσή τους, ωστόσο, ήταν μια εντελώς διαφορετική ιστορία. Στην αρχή έστειλα το έγγραφο πυρήνα μου σε περιοδικά όπως το Nature και Astrophysical Journal Letters , και απορρίφθηκε σχεδόν απροσδόκητα. Χρειάστηκε πολύς χρόνος μέχρι να δημοσιευτούν και οι τρεις εργασίες, δίπλα-δίπλα, στο Astrophysical Journal .

Το πρώτο άτομο που άκουσε για τη MOND ήταν η σύζυγός μου Υβόννη. Ειλικρινά, δάκρυα έρχονται στα μάτια μου όταν το λέω αυτό. Η Υβόννη δεν είναι επιστήμονας, αλλά υπήρξε ο μεγαλύτερος υποστηρικτής μου.

Ο πρώτος επιστήμονας που υποστήριξε τον MOND ήταν ένας άλλος τάφος της φυσικής:ο αείμνηστος καθηγητής Jacob Bekenstein, ο οποίος ήταν ο πρώτος που πρότεινε ότι οι μαύρες τρύπες πρέπει να έχουν μια καλά καθορισμένη εντροπία, που αργότερα ονομάστηκε εντροπία Bekenstein-Hawking. Αφού υπέβαλα την αρχική τριλογία MOND, έστειλα τις προεκτυπώσεις σε αρκετούς αστροφυσικούς, αλλά ο Jacob ήταν ο πρώτος επιστήμονας με τον οποίο συζήτησα για το MOND. Ήταν ενθουσιώδης και ενθαρρυντικός από την αρχή.

Αργά αλλά σταθερά, αυτή η μικροσκοπική αντίθεση στη σκοτεινή ύλη μεγάλωσε από δύο μόνο φυσικούς σε αρκετές εκατοντάδες υποστηρικτές, ή τουλάχιστον σε επιστήμονες που παίρνουν τον MOND στα σοβαρά. Η σκοτεινή ύλη εξακολουθεί να είναι η επιστημονική συναίνεση, αλλά ο MOND είναι τώρα ένας τρομερός αντίπαλος που διακηρύσσει ότι ο αυτοκράτορας δεν έχει ρούχα, ότι η σκοτεινή ύλη είναι ο αιθέρας της γενιάς μας.

Λοιπόν τι έγινε? Όσον αφορά τη σκοτεινή ύλη, τίποτα πραγματικά. Μια σειρά από πειράματα που αναζητούν τη σκοτεινή ύλη, συμπεριλαμβανομένου του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων, πολλών υπόγειων πειραμάτων και πολλών διαστημικών αποστολών, απέτυχαν να παρατηρήσουν άμεσα την ύπαρξή της. Εν τω μεταξύ, η MOND ήταν σε θέση να προβλέψει με ακρίβεια την περιστροφή ολοένα και περισσότερων σπειροειδών γαλαξιών—για την ακρίβεια πάνω από 150 γαλαξίες μέχρι σήμερα.

Όλοι τους; Ορισμένες εφημερίδες υποστηρίζουν ότι η MOND δεν ήταν σε θέση να προβλέψει τη δυναμική ορισμένων γαλαξιών.

Αυτό είναι αλήθεια και είναι απολύτως εντάξει, γιατί οι προβλέψεις της MOND βασίζονται σε μετρήσεις. Δεδομένης της κατανομής της κανονικής, ορατής ύλης και μόνο, ο MOND μπορεί να προβλέψει τη δυναμική των γαλαξιών. Αλλά αυτή η πρόβλεψη βασίζεται στις αρχικές μας μετρήσεις. Μετράμε το φως που έρχεται από έναν γαλαξία για να υπολογίσουμε τη μάζα του, αλλά συχνά δεν γνωρίζουμε με βεβαιότητα την απόσταση από αυτόν τον γαλαξία, επομένως δεν γνωρίζουμε με βεβαιότητα πόσο μεγάλος είναι αυτός ο γαλαξίας. Και υπάρχουν και άλλες μεταβλητές, όπως το μοριακό αέριο, που δεν μπορούμε να παρατηρήσουμε καθόλου. Λοιπόν, ναι, ορισμένοι γαλαξίες δεν ταιριάζουν απόλυτα με τις προβλέψεις της MOND, αλλά συνολικά, είναι σχεδόν θαύμα το ότι έχουμε αρκετά δεδομένα για τους γαλαξίες για να αποδείξουμε ότι ο MOND έχει δίκιο, ξανά και ξανά.

Οι αντίπαλοί σας λένε ότι το μεγαλύτερο ελάττωμα του MOND είναι η ασυμβατότητά του με τη σχετικιστική φυσική.

Το 2004, ο Bekenstein πρότεινε το TeVeS ή τη Σχετικιστική Βαρυτική Θεωρία για το MOND. Έκτοτε, έχουν παρουσιαστεί πολλές διαφορετικές σχετικιστικές συνθέσεις MOND, συμπεριλαμβανομένου ενός από εμένα, που ονομάζεται Bimetric MOND ή BIMOND.

Έτσι, όχι, η ενσωμάτωση του MOND στην Αϊνστάιν φυσική δεν είναι πλέον πρόκληση. Ακούω αυτή τη δήλωση να γίνεται ακόμα, αλλά μόνο από ανθρώπους που παπαγαλίζουν άλλους, που οι ίδιοι δεν είναι ενήμεροι με τις εξελίξεις των τελευταίων 10 ετών. Υπάρχουν αρκετές σχετικιστικές εκδοχές του MOND. Αυτό που παραμένει πρόκληση είναι να αποδείξει ότι η MOND μπορεί να εξηγήσει τις μαζικές ανωμαλίες στην κοσμολογία.

Ένα άλλο επιχείρημα που συχνά προβάλλουν οι κοσμολόγοι είναι ότι η σκοτεινή ύλη χρειάζεται όχι μόνο για κίνηση εντός των γαλαξιών, αλλά και σε ακόμη μεγαλύτερες κλίμακες. Τι έχει να πει η MOND για αυτό;

Σύμφωνα με τη θεωρία του Big Bang, το σύμπαν ξεκίνησε ως ομοιόμορφη ιδιομορφία πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Και, όπως και στους γαλαξίες, οι παρατηρήσεις της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου από το πρώιμο σύμπαν υποδηλώνουν ότι η βαρύτητα όλης της ύλης στο σύμπαν απλά δεν είναι αρκετή για να σχηματίσει τα διαφορετικά μοτίβα που βλέπουμε σήμερα, όπως οι γαλαξίες και τα αστέρια, σε μόλις 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Για άλλη μια φορά, η σκοτεινή ύλη κλήθηκε να σώσει:Δεν εκπέμπει ακτινοβολία, αλλά εμπλέκει ορατό υλικό με τη βαρύτητα. Και έτσι, ξεκινώντας από τη δεκαετία του 1980, το νέο κοσμολογικό δόγμα ήταν ότι η σκοτεινή ύλη αποτελούσε το εκπληκτικό 95 τοις εκατό όλης της ύλης στο σύμπαν. Αυτό διήρκεσε, λοιπόν, ακριβώς μέχρι που μας χτύπησε η βόμβα το 1998.

Αποδείχθηκε ότι η διαστολή του σύμπαντος επιταχύνεται, δεν επιβραδύνεται όπως όλοι πιστεύαμε αρχικά. Οποιαδήποτε μορφή γνήσιας ύλης, σκοτεινής ή μη, θα έπρεπε να έχει επιβραδύνει την επιτάχυνση. Και έτσι εφευρέθηκε ένας εντελώς νέος τύπος οντότητας:η σκοτεινή ενέργεια. Τώρα η αποδεκτή κοσμολογία είναι ότι το σύμπαν αποτελείται από 70 τοις εκατό σκοτεινή ενέργεια, 25 τοις εκατό σκοτεινή ύλη και 5 τοις εκατό κανονική ύλη..

Αλλά η σκοτεινή ενέργεια είναι απλώς μια γρήγορη λύση, όπως είναι η σκοτεινή ύλη. Και ακριβώς όπως στους γαλαξίες, μπορείτε είτε να εφεύρετε έναν εντελώς νέο τύπο ενέργειας και μετά να ξοδέψετε χρόνια προσπαθώντας να κατανοήσετε τις ιδιότητές της ή μπορείτε να προσπαθήσετε να διορθώσετε τη θεωρία σας.

Μεταξύ άλλων, η MOND επισημαίνει μια πολύ βαθιά σύνδεση μεταξύ της δομής και της δυναμικής στους γαλαξίες και της κοσμολογίας. Αυτό δεν αναμένεται στην αποδεκτή φυσική. Οι γαλαξίες είναι μικροσκοπικές δομές στη μεγάλη κλίμακα του σύμπαντος, και αυτές οι δομές μπορούν να συμπεριφέρονται διαφορετικά χωρίς να έρχονται σε αντίθεση με την τρέχουσα κοσμολογική συναίνεση. Ωστόσο, η MOND δημιουργεί αυτή τη σύνδεση, δεσμεύοντας τα δύο.

Αυτή η σύνδεση προκαλεί έκπληξη:Για οποιονδήποτε λόγο, η σταθερά MOND του a ₀ είναι κοντά στην επιτάχυνση που χαρακτηρίζει το ίδιο το σύμπαν. Στην πραγματικότητα, η σταθερά του MOND ισούται με την ταχύτητα του φωτός στο τετράγωνο, διαιρούμενη με την ακτίνα του σύμπαντος.

Άρα, πράγματι, στην ερώτησή σας, το αίνιγμα στο οποίο επισημάνθηκε ισχύει επί του παρόντος. Η MOND δεν έχει ακόμη επαρκή κοσμολογία, αλλά εργαζόμαστε πάνω σε αυτήν. Και μόλις κατανοήσουμε πλήρως το MOND, πιστεύω ότι θα καταλάβουμε επίσης πλήρως τη διαστολή του σύμπαντος, και το αντίστροφο:Μια νέα κοσμολογική θεωρία θα εξηγούσε το MOND. Δεν θα ήταν καταπληκτικό;

Τι πιστεύετε για τις προτεινόμενες ενοποιημένες θεωρίες της φυσικής, οι οποίες συγχωνεύουν το MOND με την κβαντική μηχανική;

Όλα αυτά προέρχονται από την εργασία μου του 1999 σχετικά με το «MOND as a vacuum effect», όπου επισημάνθηκε ότι το κβαντικό κενό σε ένα σύμπαν όπως το δικό μας μπορεί να παράγει συμπεριφορά MOND εντός γαλαξιών, με την κοσμολογική σταθερά να εμφανίζεται με το πρόσχημα του MOND σταθερά επιτάχυνσης, a ₀ . Αλλά είμαι πολύ χαρούμενος που βλέπω αυτές τις προτάσεις να παρουσιάζονται, ειδικά επειδή γίνονται από άτομα εκτός της παραδοσιακής κοινότητας MOND. Είναι πολύ σημαντικό ερευνητές από άλλο υπόβαθρο να ενδιαφερθούν για το MOND και να φέρουν νέες ιδέες για την περαιτέρω κατανόηση της προέλευσής του.

Και τι θα γινόταν αν είχατε μια ενοποιημένη θεωρία της φυσικής που εξηγεί τα πάντα; Τι τότε;

Ξέρετε, δεν είμαι θρησκευόμενος άνθρωπος, αλλά συχνά σκέφτομαι τη μικροσκοπική μπλε κουκκίδα μας και την επίπονη δουλειά που κάνουμε εδώ οι φυσικοί. Ποιός ξέρει? Ίσως κάπου εκεί έξω, σε έναν από αυτούς τους γαλαξίες που πέρασα τη ζωή μου ερευνώντας, υπάρχει ήδη μια γνωστή ενοποιημένη θεωρία της φυσικής, με μια παραλλαγή του MOND ενσωματωμένη σε αυτήν. Αλλά μετά σκέφτομαι:Λοιπόν; Ακόμα διασκεδάζαμε κάνοντας τα μαθηματικά. Είχαμε ακόμα τη συγκίνηση να προσπαθήσουμε να τυλίξουμε το κεφάλι μας γύρω από το σύμπαν, ακόμα κι αν το σύμπαν δεν το πρόσεξε ποτέ καθόλου.

Ο Oded Carmeli είναι επιστημονικός δημοσιογράφος και ποιητής από το Τελ Αβίβ του Ισραήλ.

Επικεφαλής εικόνας:Mordehai Milgrom Πίστωση:Weizmann Institute

Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στις Nautilus Cosmos τον Φεβρουάριο του 2017.