Скопление Волос Вероники (или Кома). Кроме двух гигантских галактик в скоплении содержится более тысячи галактик разных размеров
Одно из базовых предположений физики заключается в том, что законы физики должны быть одинаковыми повсюду. Им должны подчиняться все объекты как на Земле, так и вне её – Луна, все тела Солнечной системы, звёзды, галактики и структуры ещё большего размера. Кроме того, мы предполагаем, что всё, что мы можем увидеть, существует за счёт тех же самых элементарных частиц, что составляют и нас с вами. К сожалению, по меньшей мере одно из этих предположений должно быть неверным – применяя известные законы физики к известным частицам, описываемым Стандартной Моделью, мы не можем описать все структуры Вселенной и всё их поведение.
Уже довольно давно мы исходим из предположения о том, что для объяснения поведения всех наблюдаемых структур не хватает одного ингредиента. Мы назвали его «тёмной материей», а свойства у неё должны быть следующими:
- она должна быть холодной или двигаться с очень малой скоростью по сравнению со светом;
- её должно быть в пять раз больше, чем нормальной материи;
- она должна взаимодействовать с гравитацией, но не с электромагнитными или ядерными силами;
- она не должна сталкиваться сама с собой или с частицами Стандартной Модели;
- при этом она должна искривлять пространство так, как любая масса или энергия.
Тёмная материя – первый кандидат на эту должность, по разным причинам. Конечно, всегда есть вероятность, что при определённых условиях в космосе работают неизвестные гравитационные явления. Тогда нам потребовалось бы модифицировать не состав Вселенной, а наше понимание гравитации. Идея интересная, её стоит рассмотреть, и понять, нет ли в ней противоречий.
Уже довольно давно известно, что в описании Вселенной нам чего-то не хватает. Если предположить, что Общая теория относительности (ОТО) вместе с атомной физикой управляют всеми структурами Вселенной, то мы получим подтверждение этому на Земле, в Солнечной системе и чуть дальше. Но уже на масштабах галактики и более вся схема разваливается.
В 1930-х годах американский астрофизик швейцарского происхождения Фриц Цвикки наблюдал за галактиками, входящими в скопление Кома. Это плотное скопление, расположенное недалеко от нас, в которое входят более 1000 галактик. На основе видимого света галактик он подсчитал массу всего скопления. Потом он подсчитал, какая масса реально должна быть у этого скопления, чтобы все перемещения отдельных галактик совпадали с наблюдаемыми. Получилось другое число. Проблема была в том, что эти два числа отличались примерно в 160 раз.
До 1970-х годов эту проблему просто игнорировали – все считали, что в галактиках и самом скоплении есть некая неучтённая материя. Однако благодаря работам Веры Рубин астрономы начали замечать, что та же проблема проглядывает и в отдельных вращающихся галактиках. При удалении от центра галактики скорость вращения звёзд не падает – как следовало бы ожидать – а остаётся примерно на одном уровне до самого её края.
Как должна была бы вращаться галактика без тёмной материи (слева) и как она вращается при наличии тёмной материи (справа)
Время шло, и увеличивающееся качество наблюдений лишь обостряло эту проблему. Одновременно учёные разбирались и с расчётами Цвикки. Он недооценил количество массы, требуемой для излучения видимого света, примерно в 3 раза. Он недооценил долю массы, которую вносит газ, а также массу плазмы.
Но несоответствие наблюдений и расчётов всё равно оставалось – примерно в шесть раз. Кроме того, многие, начиная с Рубин, изучив отдельные галактики, обнаружили те же проблемы – как у богатых газом спиральных галактик, так и у бедных газом эллиптических. Их скорости вращения не падали по мере удаления от центра. Иногда они немного увеличивались или уменьшались, но оставались достаточно большими.
Всё это вместе говорило о том, что чего-то явно не хватает. Можно выдвинуть гипотезу о наличии невидимой массы – тёмной материи. А можно рассмотреть другой вариант – необходимость подправить закон гравитации. И первую серьёзную попытку сделать это предпринял в 1983-м Мордехай Милгром, назвав её Модифицированной ньютоновской динамикой, или MOND.
Наблюдаемая (точки) и ожидаемая (пунктир) скорость вращения объектов галактики M33
Суть MOND была интересной: допустим, что очень далеко от центра галактики, на расстояниях в тысячи световых лет или более, предсказанные ускорения звёзд вокруг галактического центра чрезвычайно малы. При этом звёзды притягивает значительная масса нормальной материи. Если ускорение, вызванное этой общей массой, падает ниже критического значения — новой гипотетической константы природы — тогда это ускорение уже не определяется силой гравитации (или, эквивалентно, искривлением пространства), вызванной этой самой массой, а скорее возвращается к этому минимальному значению.
Иначе говоря, в отличие от нашей Солнечной системы, где все планеты и другие скалистые, ледяные, газовые и прочие тела вращаются вокруг Солнца тем медленнее, чем дальше они от него находятся, звёзды в галактике ведут себя по-другому. При удалении от центра галактики скорость вращения звёзд вокруг центра стремится к некоему минимальному значению – константе, пропорциональной общему количеству нормальной материи в галактике, гравитационной константе и новой, гипотетической константе «минимального ускорения».
Удобно, когда единственная модификация теории гравитации прекрасно объясняет движение отдельных звёзд во всех типах галактик – за исключением, к сожалению, чрезвычайно редких галактик (обнаруженных совсем недавно), в которых нет тёмной материи (или, оперируя в рамках данной теории – нет эффектов модифицированной гравитации).
Возьмите хоть крохотные спиральные галактики, хоть массивные и гигантские, хоть карликовые сферические, хоть огромные эллиптические – везде будет минимальное значение для ускорения астрофизических тел, действующее на масштабах, равных или превышающих галактические. И для отдельных галактик эта теория отлично работает. Она точно описывает даже движение малых галактик-спутников вокруг крупных и массивных. В определённых условиях MOND даже выигрывает по точности и непротиворечивости предсказаний у тёмной материи – в части движения компонентов галактик, которые учёные моделируют в компьютерных симуляциях.
Кроме того, некоторые интересные параллели связывают идею MOND с другими теориями, что наводит на мысли о фундаментальной Теории всего. Поведение электрических и магнитных полей в диэлектрике отличается от их поведения в вакууме. В каком-то смысле модификация ньютоновской гравитации вводит понятие «гравитационного диэлектрика». Кроме того, MOND и ОТО можно «поженить» через дополнительные члены уравнений.
Теория выглядит привлекательно, пока она может вернуться к привычной ОТО на масштабах Солнечной системы, пока скорость распространения гравитации равняется скорости света, и гравитационные волны ведут себя в соответствии с предсказаниями ОТО, и пока ускорение объектов на масштабах в несколько миллионов световых лет преобладает над ускорением в масштабах галактик. Этим она и привлекает многих исследователей – этим и возможностью объяснить поведение наблюдаемых объектов без необходимости вводить сущности, существование которых доказано только косвенными методами.
Однако во Вселенной есть не только Солнечная система и отдельные галактики. Первые свидетельства существования тёмной материи появились на куда как более крупных масштабах – в галактических скоплениях. Мы можем при помощи MOND подсчитать, как должны вести себя галактики в рамках галактических скоплений. И тут, к сожалению, теория даёт сбой – на масштабах в несколько миллионов световых лет от центра скопления она даёт слишком маленькие скорости, отличающиеся от наблюдаемых на 50-80%.
Допустим, мы продолжим упорствовать в модификации гравитации, и не захотим вводить тёмную материю (или какое-нибудь поле или взаимодействие, работающее точно так же, как тёмная материя). Тогда мы можем ввести ещё одну модификацию гравитации, которая вступает в игру на масштабах скоплений. Или мы можем постулировать наличие в скоплениях дополнительной невидимой нам материи – нормальной, не тёмной.
Идея второй модификации теории гравитации на масштабах скоплений выглядит уже менее привлекательной. Что, если на ещё больших масштабах придётся вводить ещё одну? И не будем забывать о такой вещи, как тёмная энергия – если отрицать и её, придётся ввести ещё одну модификацию в нашу теорию.
Есть проблемы и со вторым вариантом – наличия в галактических скоплениях невидимой нам обычной материи. Этому будет противоречить наблюдаемое при помощи некоторых скоплений гравитационное линзирование – отклонение от прямого пути лучей света из-за гравитационного искривления пространства-времени. Этому будет противоречить также рентгеновское излучение разогретых газов, имеющихся внутри некоторых скоплений.
Некоторые скопления находятся в процессе столкновения. Они сближаются друг с другом, сталкиваются, замедляются и сливаются после первоначального взаимодействия. Большая часть нормальной материи естественным образом собирается в группы – это видно по рентгеновскому излучению. При этом гравитационные эффекты работают так, будто два скопления свободно проходят друг сквозь друга, и проявляют себя не в тех местах, где наблюдается скопление больших объёмов нормальной материи. Тогда либо мы должны принять, что гравитация действует быстрее скорости света, либо признать наличие тёмной материи в этих скоплениях.
А когда скопления ещё только собираются столкнуться, и направляются друг к другу, гравитационные эффекты работают в полном соответствии с распределением нормальной материи. Объяснить такое поведение при помощи тёмной материи легко – до столкновения нормальная и тёмная материи распределены примерно одинаково, а во время столкновения они «отделяются» друг от друга. Нормальная материя взаимодействует сама с собой, разогревается, замедляется, начинает излучать в разных диапазонах (особенно в рентгеновском). А тёмная материя просто постепенно успокаивается, поскольку на неё влияет только гравитация. Если упорствовать на модификации гравитации, становится очень трудно объяснить, почему до столкновения скопления ведут себя одним образом, а после – другим. Кроме того, во Вселенной просто нет места для дополнительной нормальной материи – общее количество ограничено сверху первичным нуклеосинтезом. Эта теория, кстати, никак не связана с наличием или отсутствием тёмной материи.
Ну и довершают дело крупномасштабная структура Вселенной (структура распределения вещества Вселенной на самых больших наблюдаемых масштабах — искривление пространства-времени на данном масштабе хорошо описывается общей теорией относительности) и реликтовое излучение. Они тоже требуют либо дополнительных ингредиентов для MOND, либо простого введения тёмной материи. Космическая паутина, распределение галактик, спектральная плотность мощности материи (разница локальной плотности и средней плотности материи в зависимости от масштабов) и некоторые особенности реликтового излучения – всё это требует либо дополнений в MOND, либо тёмной материи.
При рассмотрении модифицированной гравитации как реальной замены тёмной материи все эти проблемы встают в полный рост. Модификации гравитации, работающие на галактических масштабах (и хорошо работающие) не работают нормально на бо́льших масштабах. Чтобы модифицированная гравитация работала и на этих масштабах, вам нужно либо модифицировать её по-другому, добавив изменения, имитирующие поведение тёмной материи, или добавлять дополнительные модификации, одну за одной, пытаясь компенсировать возникающие несоответствия. В любом случае вся прелесть «одной небольшой модификации, решающей массу проблем» у MOND исчезает – зато остаётся заслугой теории тёмной материи.
Частично мы продвигаемся вперед в нашем понимании Вселенной, периодически бросая вызовы нашим самым любимым и общепринятым теориям: пытаясь опровергнуть их со всех сторон и ища альтернативы, которые могут играть их роль так же хорошо или даже ещё лучше. В галактических масштабах модифицированная гравитация вполне может это сделать, а тёмной материи, чтобы лучше соответствовать наблюдениям, приходится решать сложные задачи: работать с нелинейным структурообразованием, обратной связью от звездообразования, динамическим нагревом тёмной материи в ядрах галактик и скоплений и т. д. Но в масштабах скоплений, всего космоса целиком, а также на протяжении всей истории Вселенной тёмная материя чрезвычайно успешна в тех областях, где модифицированная гравитация требует особой упёртости на грани самообмана.
Комментарии (78)
kauri_39
26.11.2022 00:42" теория даёт сбой – на масштабах в несколько миллионов световых лет от центра скопления она даёт слишком маленькие скорости, отличающиеся от наблюдаемых на 50-80%."
То есть, решая проблему плоской шкалы скоростей звёзд в галактиках, МОНД не может решить проблему "плоской шкалы" скоростей галактик в скоплениях?
По-моему, корень обоих проблем - в незнании природы гравитации. Если предположить, что материя постоянно поглощает вакуум, снижая плотность его энергии, то внешний вакуум будет постоянно расширяться в её сторону, проявляясь как её гравполе. Тогда межгалактический вакуум, расширяясь и втекая в галактики, даст искомое дополнительное центростремительное ускорение для их звёзд. А более протяжённый вакуум между скоплениями, расширяющийся по закону Хаббла с большей скоростью, даст для их галактик большее центростремительное ускорение. Поскольку его рождается между скоплениями больше, чем может поглотить их материя, то его избыток раздвигает скопления.
Поэтому не требуется "ввести ещё одну модификацию гравитации, которая вступает в игру на масштабах скоплений". Требуется формульно учитывать протяжённость расширяющегося вакуума вокруг гравитационно связанных тел. Но, как было сказано, на усовершенствование МОНД почему-то нет денег, а на выдумывание частиц ТМ они есть.
michael_v89
26.11.2022 13:20+1Если предположить, что материя постоянно поглощает вакуум, снижая плотность его энергии
Куда же он постоянно девается внутри материи?
kauri_39
26.11.2022 14:47Этот вопрос решается в комплексе с другими двумя вопросами:
Откуда взялись кванты вакуума нашей Вселенной в момент её рождения?
Откуда они постоянно и повсеместно поступают в него, побуждая его к космологическому расширению?
Вот туда и "уходят" кванты вакуума, которые ликвидируются внутри частиц материи, создавая приток к ней внешнего, более плотного вакуума. Это отдельная тема разговора. Главное, что эта гипотеза имеет фактическое подтверждение: не только вакуум, расширяющийся за космологический горизонт событий, имеет индикаторы своего движения - скопления галактик, но и вакуум, расширяющийся в сторону массивных тел, тоже имеет индикаторы своего движения, например, свободно падающие на Землю предметы.
michael_v89
26.11.2022 16:37+2Этот вопрос решается в комплексе с другими двумя вопросами
Так эти вопросы есть только в рамках вашей теории, вы и должны дать на них ответ.
Вот туда и "уходят" кванты вакуума
Понятно, магическое "туда", которое неизвестно как работает, и на которое можно списать все неудобные для вашей теории вопросы.
Главное, что эта гипотеза имеет фактическое подтверждение
Эти факты подтверждают вашу гипотезу ровно так же, как и любую другую, придуманную для их объяснения. Ваша тут ничем не лучше более общепринятых, в которых нет поглощения частиц вакуума.
создавая приток к ней внешнего, более плотного вакуума
Непонятно, почему через плотный вакуум обычная материя астероидов или космических кораблей проходит без всякого сопротивления, и они этим плотным вакуумом не тормозятся. Видимо не такой уж он и плотный. Хотя почему-то двигает галактики. Но это ладно.
По вашей теории каждая молекула постоянно поглощает какое-то количество квантов вакуума. Вот у нас есть планета Земля с радиусом 6 тысяч километров. Это примерно 10^16 молекул до центра Земли. Вот те молекулы, которые в центре, они как достают до области вакуума вокруг Земли, чтобы взять оттуда кванты вакуума? Вокруг них же много материи, а вакуума мало.
Или они поглощают вакуум из межмолекулярного пространства вокруг себя? Тогда непонятен другой вопрос. Вот у нас есть цепочка из 10^16 молекул. В некоторый момент времени они все поглотили какое-то количество квантов вакуума вокруг себя. Снаружи давит вакуум с постоянной силой X, за счет чего к молекулам приближаются новые кванты. Почему тогда сила гравитации не постоянна, а зависит от количества молекул?
Ведь чтобы обеспечивать постоянный приток квантов к молекулам в центре Земли, "сила тока" вакуума должна быть больше 10^16 квантов за время одного поглощения, причем это в сечении одной молекулы. Иначе внешние молекулы будут высасывать всё давление вакуума X, и в центре возникнет "вакуум вакуума", то есть молекулы там не будут вносить вклад в гравитацию.
А для планеты с радиусом в 2 раза больше "сила тока" вакуума должна быть больше 2*10^16 квантов. То есть чтобы эта теория работала, давление вакуума должно быть заведомо больше любого количества материи, даже черных дыр. С учетом того, что он не оказывает заметного влияния на движение тел, это выглядит довольно неправдоподобно. А также непонятно, как одна молекула возвращает поглощенный квант обратно в область с таким высоким давлением.
kauri_39
26.11.2022 21:33"Так эти вопросы есть только в рамках вашей теории, вы и должны дать на них ответ."
Эти вопросы ставятся и в рамках физических теорий. На вопрос происхождения нашей вселенной разные ответы дают гипотезы вечной инфляции, циклической вселенной. Они же дают разные ответы о причинах расширения вселенной. Моя философская теория даёт на них свои ответы, но реакция на них блокирует их обсуждение.
" Понятно, магическое "туда", которое неизвестно как работает "
Я в этом не оригинален. Физикам не известна природа гравитации, но это не мешает математически описывать её проявления. Не известны частицы тёмной материи, но LCDM-модель - мейнстрим в космологии.
" Эти факты подтверждают вашу гипотезу ровно так же, как и любую другую, придуманную для их объяснения. Ваша тут ничем не лучше более общепринятых, в которых нет поглощения частиц вакуума"
Моя гипотеза лучше тем, что не требует для объяснения фактов лишней сущности в виде ТМ и очередной модификации гравитации при переходе от вращения галактик к вращению скоплений. Чего ради я здесь и комментирую.
" Непонятно, почему через плотный вакуум обычная материя астероидов или космических кораблей проходит без всякого сопротивления, и они этим плотным вакуумом не тормозятся. Видимо не такой уж он и плотный. Хотя почему-то двигает галактики"
Почему не тормозятся? Тормозятся, это проявляется как инерция тела. Хотите разогнать в вакууме ракету - потратьте энергию. Этим вы создадите асимметричное поглощение вакуума, которое будет сохраняться, когда вы отключите двигатель и полетите по инерции как сквозь пустоту. Если вы будете ускоряться в неподвижном вакууме с земным ускорением g, то вы будете весить столько же, сколько бы весили на земле в покое, когда через вас в Землю втекал вакуум с тем же ускорением g. В этом смысл принципа эквивалентности инертной и гравитационной массы.
Вам непонятно, как вакуум расширяется вовнутрь массивных тел, как его кванты попадают к каждой его молекуле. " А также непонятно, как одна молекула возвращает поглощенный квант обратно в область с таким высоким давлением."
Прежде всего, кванты вакуума, поглощённые материей из пространства, обратно в пространство не возвращаются. Не буду здесь уточнять, но предположим, они ликвидируются внутри элементарных частиц материи, а их остатки уходят в пятое масштабное (не геометрическое) измерение. Это как кинуть камень в пруд, заросший ряской. Часть ряски уносится камнем на дно, и дырка в ряске затягивается. Это аналог "кванта действия" гравитации.
Вакуум легко просачивается в самую плотную материю. Ведь атомы, нуклоны - это системы исходных частиц - нуклонов, кварков, взаимодействующих в вакууме. То есть в среде взаимно сжатых квантов, размером менее чем 10^-33 см. Для сравнения размер протона равен 0,6 * 10^-16 см (если не напутал).
michael_v89
26.11.2022 22:16+1Моя философская теория даёт на них свои ответы
"Куда-то туда" это не ответ. Я бы сказал, это наоборот, самый главный вопрос в изучении природы гравитации.
Физикам не известна природа гравитации, но это не мешает математически описывать её проявления.
Явление гравитации подтверждено экспериментами, а существование "туда" из вашей теории нет.
Не известны частицы тёмной материи, но LCDM-модель — мейнстрим в космологии.
Так я про это и говорю, ваша теория ничем не лучше теории темной материи, только вызывает больше вопросов и в ней нет математики.
Моя гипотеза лучше тем, что не требует для объяснения фактов лишней сущности в виде ТМ и очередной модификации гравитации
Ваша гипотеза предполагает магическое "туда" и, как вы писали где-то в другом обсуждении, магическое мгновенное взаимодействие на любые расстояния. Это целых две лишние сущности, причем гораздо более спорных, чем просто новые частицы.
Почему не тормозятся? Тормозятся, это проявляется как инерция тела.
Если вы будете ускоряться в неподвижном вакууме с земным ускорением gА при чем тут ускорение? Когда тело движется без ускорения, у него другая масса, или плотный вакуум вокруг куда-то девается?
Я говорю о равномерном движении без ускорения. Астероиды или космические корабли, двигаясь без ускорения, проходят через плотный вакуум, но почему-то не тормозятся им. Хотя должны, так как он, по вашим словам, взаимодействует с телом и тормозит его при ускорении, что проявляется в виде инерции.Прежде всего, кванты вакуума, поглощённые материей из пространства, обратно в пространство не возвращаются.
Это возвращает нас к вопросу о том, куда же вакуум постоянно девается внутри материи? Ок, допустим он ушел в другое измерение, а там он куда девается?
Вакуум легко просачивается в самую плотную материю.
Про это у меня в предыдущем комментарии написано 3 абзаца. Независимо от того, насколько он легко просачивается, внешнее давление квантов вакуума должно быть больше, чем его поглощается. Иначе после какой-то массы гравитация тела не будет увеличиваться. Из существования в вакууме черных дыр с высокой гравитацией можно сделать вывод, что давление вакуума повсеместно во Вселенной должно быть больше, чем засасывает черная дыра. Что не наблюдается.
Также эта гипотеза не объясняет замедление времени, ну да ладно.kauri_39
27.11.2022 00:49Для работы поглотительного механизма гравитации неважно, куда деваются поглощённые материей кванты вакуума. Достаточно предположить, что они выводятся из нашего пространства в особое пятое измерение. Как для работы двигателя внутреннего сгорания неважно, куда выводятся молекулы отработанного газа. Главное, чтобы они, толкнув поршень, выводились из цилиндра.
Но для вас мало предположить существование "магического" приёмника отработанных квантов вакуума. Вы хотите знать это наверняка. Ничем не могу помочь, только гипотезой, она в первой моей публикации (с поправкой: термином "эфир" я давно не пользуюсь). Согласно ей, пятое масштабное измерение одновременно является источником новых квантов вакуума. Они уплотняют вакуум и побуждают его к ускоренному расширению. В этом убеждают нас движимые вакуумом скопления галактик.
И если мы видим действие канала "оттуда", повсеместно поставляющего новые кванты вакуума, то почему мы должны сомневаться в действии канала "туда", освоенного материей? Ведь мы тоже видим следствие работы этого канала: расширение в сторону материи внешнего вакуума увлекает с собой тела и проявляется как гравитационное поле материи.
Всё равно нет доверия к этому механизму гравитации? А другого-то механизма и нету. Есть только формулы, по которым можно рассчитать силу гравитации в ограниченном для них пространстве. Когда-то по ним искали планету Вулкан, чтобы объяснить смещение перигелия Меркурия, теперь ищут тёмную материю, чтобы объяснить вращение галактик и кластеров. Бог в помощь.
И ещё. Вы невнимательно читаете мои комментарии. Повторяете вопрос: "Астероиды или космические корабли, двигаясь без ускорения, проходят через плотный вакуум, но почему-то не тормозятся им". На него выше я ответил: "Хотите разогнать в вакууме ракету - потратьте энергию. Этим вы создадите асимметричное поглощение вакуума, которое будет сохраняться, когда вы отключите двигатель и полетите по инерции как сквозь пустоту." Итак, полёт тел по инерции, без ускорения - это их движение в вакууме с асимметричным его поглощением. Спереди летящего тела вакуума поглощается больше, сзади - меньше. Поэтому сзади он расширяется больше и движет тело вперёд.
В моей модели мира, частью которой является поглотительный механизм гравитации, замедление времени в гравитационном поле объясняется как следствие снижения в нём частоты/энергии фотонов и других частиц, а также скоростью их взаимодействий. Как и искривление геометрических измерений пространства тоже является следствием равноускоренного потока вакуума в массивное тело.
michael_v89
27.11.2022 02:46+3Для работы поглотительного механизма гравитации неважно, куда деваются поглощённые материей кванты вакуума.
Это важно для теории. Иначе это просто заметание под ковер.
Но для вас мало предположить существование "магического" приёмника отработанных квантов вакуума. Вы хотите знать это наверняка.
Нет, задавая вопросы, я указываю на то, что ваши рассуждения нелогичны или сводятся к магическим сущностям.
И если мы видим действие канала "оттуда", повсеместно поставляющего новые кванты вакуума, то почему мы должны сомневаться в действии канала "туда"
Так мы вообще-то сомневаемся и в действии канала "оттуда". И в наличии самого "оттуда".
Ведь мы тоже видим следствие работы этого канала: расширение в сторону материи внешнего вакуума увлекает с собой тела и проявляется как гравитационное поле материи.
Нет, это лишь ваше объяснение гравитации. Иначе по этой логике можно считать верной любую другую теорию. Гравитационное поле же проявляется, значит теория о темной материи верна.
замедление времени в гравитационном поле объясняется как следствие снижения в нём частоты/энергии фотонов и других частиц
Так гравитационное поле это же лишь движение квантов вакуума. Почему увлекаемые им частицы вдруг должны терять энергию? Увлекаемая течением реки лодка же не охлаждается.
На него выше я ответил: "Хотите разогнать в вакууме ракету — потратьте энергию. Этим вы создадите асимметричное поглощение вакуума"
Слова "асимметричное поглощение" это еще одна магическая сущность, которая непонятно как работает.
По вашим словам, поглощение выполняется массой и проявляется в виде гравитации. У разогнанного корабля масса такая же, как у неподвижного. Значит корабль должен поглощать кванты вакуума независимо от скорости и ускорения.Кстати про ускорение. Ваша теория всасывания вакуума не объясняет, почему тело под действием гравитации ускоряется, а не движется равномерно. Снаружи вакуум давит с постоянной силой, планета состоит из постоянного количества молекул, они поглощают постоянный объем квантов вакуума. Поэтому увлекаемое вакуумом тело должно двигаться с постоянной скоростью.
kauri_39
27.11.2022 23:31+1Вы спрашиваете о сущности пятого измерения, значит, не читали мою публикацию, в которой она объясняется. Ладно, можно считать существование этого измерения аксиомой – утверждением, принимаемым без доказательств. Его обоснованием служит общая уверенность в том, что наша Вселенная не появилась из ничего каким-то магическим образом. Что до неё было нечто вечное и бесконечное. И локальным событием в нём стало образование 14 млрд лет назад нашей Вселенной. То есть магией считается не образование Вселенной «оттуда», из этого нечто, а как раз без него – из ничего, из ниоткуда. В теориях вечной инфляции и циклической вселенной тоже есть свои «оттуда» для нашей Вселенной – предыдущее состояние вакуума, предыдущий цикл.
Всё, больше к этому не возвращаемся, аксиома принята. Теперь о поглотительном механизме гравитации. Это гипотеза, выдвигаемая для объяснения наблюдаемого воздействия материи на физический вакуум и вакуума на материю. Рассуждаем следующим образом.
Имеем ускоренное движение материи – скоплений галактик – под воздействием расширения вакуума в космологических масштабах. Имеем периодическое движение зеркал интерферометра под воздействием периодического движения вакуума в гравитационных волнах. Обобщаем: движущийся вакуум приводит в движение покоящиеся в нём тела. То есть тела могут двигаться под воздействием вакуума – служить индикаторами его движения.
Далее. Наблюдаем свободное падение тел на Землю и задаёмся вопросом: не являются ли они индикаторами такого же движения вакуума? Если вакуум над Землёй неподвижен, а падающие тела, как известно, летят к Земле с ускорением, то, например, пассажиры в самолёте, падающем с ускорением свободного падения, должны иметь вес. Как имеют его космонавты в ракете, летящей с ускорением в космосе – в неподвижном вакууме. Однако пассажиры падающего самолёта пребывают в невесомости. Значит, они равноускоренно летят к Земле вместе с вакуумом. Итак, вакуум, как плотная среда, стремящаяся к расширению, расширяется из космоса в массивные тела, в материю.
Этот уже доказанный нами факт ставит следующий вопрос: по какой причине вакуум расширяется в материю? На помощь приходит эффект Казимира. В нём более плотный внешний вакуум постоянно расширяется в зазор между металлическими пластинами, где его плотность постоянно меньше. При этом он стремится прижать пластины друг к другу. Значит, причиной гравитационного расширения вакуума в материю тоже может служить разность плотности энергии вакуума в космосе и в материи. В материи, на поверхности массивных тел она постоянно меньше, в космосе – больше.
Но каков механизм гравитационного снижения плотности энергии вакуума материей? Едва ли он такой же, как в эффекте Казимира. Там и формула притяжения пластин другая, не как формула Ньютона для притяжения двух тел. Более того, наделение вакуума энергией за счёт виртуальных частиц – это условность, удобная для расчётов реакций реальных частиц, но далёкая от реальности. Ведь виртуальные частицы, как было здесь сказано, тоже обладают гравитационным полем, а оно сжало бы весь такой вакуум в одну реальную чёрную дыру. А если такого не наблюдается, то мы вправе иначе представлять энергию расширяющегося вакуума.
Допустим, в виде взаимно сжатых квантов вакуума. Каждый из них имеет плотную, стремящуюся к расширению среду, и все они вместе образуют плотный, стремящийся к расширению вакуум. Согласно принятой аксиоме, они образовались в 5-м (масштабном) измерении. Большая их часть стала квантами рождающейся Вселенной, меньшая – квантами её первичной материи/энергии – её фотонами. Новые кванты вакуума до сих пор поступают во Вселенную из 5-го измерения. Стремясь уплотнить вселенский вакуум, они побуждают его к ускоренному расширению. Такова природа тёмной энергии, она объясняет, почему вакуум расширяется в космологических масштабах почти без снижения своей плотности (с космологической постоянной).
Фотоны стремятся снизить давление на себя плотной среды. Для этого они постоянно ликвидируют давящие на них кванты вакуума, переводя их остатки обратно в 5-е измерение. И фронтом давления расширяющейся среды они постоянно перемещаются на места ликвидированных квантов. Из этих перемещений складывается движение фотонов в вакууме с постоянной скоростью. Фотоны бывают разных энергий или частот. Чем больше квантов вакуума ликвидирует фотон в единицу времени, тем больше его частота и релятивистская масса, тем больше ареал расширяющегося к нему вакуума – больше его гравитационное поле.
Из фотонов образуются кварки, которые обратно распадаются на фотоны при аннигиляции. Из кварков образуется барионная материя. То есть гравитационное поле массивного тела задаётся гравитационными полями фотонов с их суммарной энергией, эквивалентной массе тела. Но в частицах массивных тел частота/энергия и гравполе фотонов несколько снижены.
Смысл этого снижения виден из следующего примера, который подтверждает реальность поглотительного механизма гравитации. Фотоны, снижая давление внешней среды, снизят темп ликвидации квантов вакуума, если окажутся в менее плотном вакууме – в гравполе массивного тела. От этого снизится их частота, что и наблюдается. Если, например, частота фотонов, излучаемых цезием в атомных часах на орбите gps, равна 9192631775 Гц, то частота таких же фотонов на поверхности Земли равна 9192631770 Гц. В ОТО это описывается как замедление времени.
Спасибо всем, кто смог дочитать до конца. Надеюсь, всё было понятно и убедительно. К этим философским исследованиям побуждает неизвестность природы гравитации. Хочется знать, в результате какого процесса материя вызывает искривление метрики пространства-времени. Без этого знания не создать адекватную теорию гравитации, не остановить поиск частиц тёмной материи с очередными придуманными свойствами.
michael_v89
28.11.2022 01:16+1Это гипотеза, выдвигаемая для объяснения наблюдаемого воздействия материи на физический вакуум и вакуума на материю. Рассуждаем следующим образом.
Какой смысл повторять рассуждения? Магические вещи и непонятные вопросы от этого никуда не денутся. У вас либо есть их объяснение, либо нет.
Если вакуум над Землёй неподвижен, а падающие тела, как известно, летят к Земле с ускорением, то, например, пассажиры в самолёте, падающем с ускорением свободного падения, должны иметь вес.
Не должны, с чего вдруг должны.
Значит, они равноускоренно летят к Земле вместе с вакуумом.
Нет, это может значить и то, что вакуум никак с материей не взаимодействует.
Этот уже доказанный нами факт
Логические манипуляции с целью ввести в заблуждение ну нисколько не придают веса вашей теории.
Фотоны, снижая давление внешней среды, снизят темп ликвидации квантов вакуума, если окажутся в менее плотном вакууме – в гравполе массивного тела.
Но ведь кванты постоянно поступают снаружи, выравнивая давление, их в гравполе не может быть меньше. Материя всосала N квантов, N квантов пришло из внешнего вакуума.
Гравитация в вашей теории это же лишь скорость движения вакуума, а не плотность квантов. Увеличение скорости это и есть следствие выравнивания плотности. Либо внешнего давления хватает на выравнивание, тогда при добавлении массы скорость всасывания увеличивается, либо не хватает, тогда скорость достигла максимума и возникает разреженность.
kauri_39
28.11.2022 13:20Вам, michael_v89, отдельное спасибо за то, что в споре с вами на ум пришёл простой и убойный аргумент в пользу расширения и ускоренного движения вакуума в материю - на примере Земли. Повторю его. Если ракета в неподвижном вакууме далёкого космоса движется с ускорением 9,8 м/с^2, то её космонавты имеют обычный вес. Но если с таким ускорением к поверхности Земли движется самолёт с отключёнными двигателями, то его пассажиры пребывают в невесомости. Значит, они движутся к Земле вместе с вакуумом, который их увлекает, как в других случаях он увлекает скопления галактик и зеркала гравитационного интерферометра.
Всё, с этого дня вакуум расширяется и ускорением втекает в материю, проявляясь как её гравитационное поле :)
Потому что материя его поглощает. А вращающаяся материя ещё и закручивает вакуум вокруг себя, как Солнце, что проявляется во вращении орбиты Меркурия. Галактика Водоворот показывает это наглядным образом, что отражено в её названии.
Кстати, о наглядности. Представим себя на берегу пруда, затянутого ряской. Поставим на берег две метательных машины, кидающие камешки точно в центры дырок, пробитые в ряске предыдущим камнем. Включим их. В каждый квант времени два очередных камня попадают в центры дырок, не давая им затянуться. Так мы задали в "вакууме" два "тела" - две дырки в ряске. И замечаем, что дырки начинают сближаться - "притягиваться". Ведь в каждый квант времени ряска между дырками, растягиваясь на два "фронта", продвигается к центрам дырок на меньшую длину, чем внешняя, более протяжённая ряска. Поэтому центры сжимающихся дырок сближаются, а их диаметры ("массы тел") возобновляются камнями в новых, сблизившихся центрах дырок. Получили наглядный двумерный аналог гравитационного притяжения двух тел.
Может, вам известен другой, более убедительный механизм гравитации? Который объясняет, почему материя искривляет в свою сторону координатную сетку пространства-времени?
michael_v89
28.11.2022 14:08+1Повторю его. Если ракета в неподвижном вакууме далёкого космоса движется с ускорением 9,8 м/с^2, то её космонавты имеют обычный вес. Но если с таким ускорением к поверхности Земли движется самолёт с отключёнными двигателями, то его пассажиры пребывают в невесомости.
Ну и я повторю, это можно объяснить и без привлечения поглощающихся квантов вакуума, как это и объясняется сейчас в науке.
Этот эффект будет проявляться и с обычными магнитами — если взять два слабых магнита, слепить их вместе, на один прикрепить ракетный двигатель и направить издалека в поле сильного электромагнита на кране, то на второй магнит сначала будет действовать ускорение от первого, то есть он будет иметь вес относительно него, потом после попадания в поле электромагнита они оба будут притягиваться к нему и не будут давить друг на друга.
Кстати, а магниты что поглощают, кванты какого-то другого вакуума? Они не могут поглощать тот же вакуум, иначе бы они проявляли большую гравитацию и притягивали все предметы.
в пользу расширения и ускоренного движения вакуума в материю — на примере Земли
Хм, вы же говорили просто про поглощение, и постоянное давление снаружи. Если вакуум движется с ускорением, то возникает вопрос, а что собственно заставляет его ускоряться? Почему эта же причина не может заставлять ускоряться обычную материю?
Может, вам известен другой, более убедительный механизм гравитации?
Если лично мне он неизвестен, это не означает, что ваша теория верна, и что все эти вопросы и противоречия, на которые у вас нет ответов, вдруг стали неактуальны.
Еще раз, основной вопрос такой. По вашим словам, кванты вакуума при движении в массивную материю со скоростью X относительно неподвижного тела цепляют это тело и увлекают его за собой. Почему они не цепляют тело, когда это оно движется со скоростью Х сквозь вакуум? В первом случае они придают телу ускорение, направленное против движения тела относительно вакуума, значит и во втором должны, что должно проявляться в постепенном торможении тела. Так же как постепенно остановится двигающаяся лодка в озере, если не грести.
evgenyk
26.11.2022 00:49+1А от черных дыр как причины этих эффектов вместо темной материи полностью отказались?
MishaRash
26.11.2022 01:36+2Не отказались, но не вместо, а в качестве - (некоторые) чёрные дыры подходят под описание тёмной материи. И это объяснение её природы довольно популярное, наряду с аксионами и WIMP, по крайней мере, я именно об этих трёх чаще всего слышу. Достаточно крупные/распространённые первичные чёрные дыры ещё и могут убрать проблематичную необходимость роста сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактик быстрее предела Эддингтона для достижения наблюдаемых размеров. Вот навскидку обзор 2020 года по теме.
Melirius
26.11.2022 01:40+1Да, по различным астрофизическим и космологическим причинам чёрные дыры не могут дать столько массы, как нужно для тёмной материи. Вот ревью недавнее https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6471/abc534/meta
MishaRash
26.11.2022 01:52+2В принципе, вся тёмная материя не обязана иметь одну и ту же природу, так что чёрные дыры могут отвечать за часть её массы. Хотя, конечно, модель усложняется необходимостью введения разных механизмов.
Melirius
26.11.2022 04:14+1Ну, это можно поспекулировать, конечно, но по бритве Оккама тогда уж проще однокомпонентная тёмная материя.
Shkaff
26.11.2022 13:41+1Но в этой статье все еще есть область масс ЧД, где они могут быть темной материей (между 10^-16 и 10^-11). Так что маловероятно, но исключать нельзя. Они прямо про это пишут:
PBHs, in particular asteroid mass ones, remain a viable DM candidate.
vassabi
26.11.2022 01:54+2посмотрев на графики скоростей - больше верю в какие-то дополнения к гравитации, чем в частицы.
не, ну серьезно - раз есть "дополнения к формуле сложения скоростей", когда они слишком большие - почему не может быть "дополнения к формуле сложения притяжений", когда гравитация работает на слишком больших расстояниях или при слишком больших массах ?
dmitry78
26.11.2022 03:05интересно, если считать "гравитационное взаимодействие" не как относительно скорости света "в квадрате" на расстояние, а "в кубе" цифры сильно попляшут? а то впечатление что все волновые распространения плоскоземельщики считают.
vanxant
26.11.2022 03:56+3Гравитация "в кубе" моментально "валится", в смысле звёзды падают друг на друга. То же самое с попытками добавить дополнительные пространственные измерения. Поэтому у суперструнщиков эти дополнительные измерения "свёрнуты" (они говорят - "компактифицированы", чтобы люди, распределяющие деньги, не догадались).
Но в целом идея у вас в контексте статьи верная. Идея МОНД изначально была про то, что степень расстояния в знаменателе уравнения Ньютона не ровно 2, а чуть-чуть, самую малость, больше. Условно, 2.000000002 (конкретное число зависит от единиц измерения). В рамках Солнечной системы это незаметно, а вот на масштабе галактик уже ощутимо.
MishaRash
26.11.2022 05:07Но в целом идея у вас в контексте статьи верная. Идея МОНД изначально была про то, что степень расстояния в знаменателе уравнения Ньютона не ровно 2, а чуть-чуть, самую малость, больше. Условно, 2.000000002 (конкретное число зависит от единиц измерения). В рамках Солнечной системы это незаметно, а вот на масштабе галактик уже ощутимо.
В МОНД же
на больших расстояниях, на малых практически 
, чтобы соответствовать околоземным измерениям, а на промежуточных плавный переход с непостоянной степенью. Аналогия тут скорее с диэлектрической (или магнитной) проницаемостью сред.
Sergey_zx
26.11.2022 11:28+1А обладают ли гравитацией виртуальные частицы вакуума?
Может быть недостающая масса это и есть суммарная масса виртуальных частиц?
Kealon
26.11.2022 15:53Тоже такая мысль возникала, это даёт обьемное поле, которое обьясняет несмешение его при слиянии галактик
Shkaff
26.11.2022 20:16+2Обладают, но эта часть - это темная энергия (скорее всего). Она приводит к ускоренному расширению Вселенной. Отличная догадка!
А темной материей они не могут быть, т.к. они равномерно распределены, а темная материя - нет.
Yermack
27.11.2022 18:59+1Занимательно, из-за того, что МоНД считалась маргинальным семейством моделей, у исследователей не было средств моделировать кластеры и выходить на космологические масштабы, а теперь оказалось, что выходят приличные результаты (https://arxiv.org/abs/2210.13472). Недавно добил на хабр статью про аксионную модель, которая хорошо работает на всех масштабах и решает проблемы LCDM, но частицы, которые прямо не обнаружить как-то не дают морального успокоения, хоть и задают вектор поиска и потребность в совершенствовании технологий.
С другой стороны, если хорошо учитывать ОТО и всякий гравитомагнетизм, то возможно получится избавиться от потребности в ТМ и МНДО (https://arxiv.org/abs/1810.04445), (https://link.springer.com/article/10.1140/epjc/s10052-021-08967-3). Но что-то подсказывает, что ставить нужно на модификации законов, потому как это выглядит единственным рабочим вариантом пока не будет создана какая-нибудь прорывная математика
JudgeDeath
28.11.2022 01:18А что если галактики просто раскручивают пространство возле себя? и согласно своему пространству они двигаются со скоростью меньшей, а мы наблюдаем скорость и пространства, и их собственную скорость? А при столкновении галактик эта запутанность исчезает
doomguy49
28.11.2022 01:39-1Темная материя – это сова, натянутая на глобус. Костыль на костыле
Tarakanator
28.11.2022 11:12+1Откуда 2 костыля? тёмная материя как раз привлекательна тем, что всего 1 костыль хорошо объясняет разные наблюдения.
ksbes
28.11.2022 14:242 костыль — само поведение тёмной материи. Она просто каким-то магическим способом оказвается респределена именно так как нужно, чтобы всё сходилось :) (понятно почему — потому что всё строго наоборот — её «дорисовывают» (или наоборот — не рисуют) там, где она нужна).
Лично меня при разговорах о тёмной материи всегда терзает вопрос: а почему ТМ распределяется именно так, чтобы скорость в галактиках была постоянной? Почему она не порождает иное распределение скоростей?
Уж как-то это очень подозрительно, что из всех возможных распределений «выпало» именно такое, слишком «правильное».Tarakanator
28.11.2022 14:38Она не постоянна. Когда говорят что она постоянна имеют ввиду то, то она ПРИМЕРНО постоянна, что расходится с тем что она должнабыть СОВСЕМ не постоянна, если ТМ нет.
ksbes
28.11.2022 15:21Она не постоянна. Когда говорят что она постоянна имеют ввиду то, то она ПРИМЕРНО постоянна,
Вот это и странно — почему она именно примерно постоянна? Я бы понял, если бы там был не квадрат расстояния, а какая-то там дробная степень. Или вообще не-пойми-что без чёткой зависимости. Но она именно что довольно постоянна.
Вообще если так по-дилетантски посудить: темная материя подчиняется тем же гравитационным законам, что и материя обычная. А это значит, что и вращаться и распеределятся она должна примерно так же — с поправкой на отсутствие потерь на ЭМ излучение. Т.е. вообще не понятно почему при наличии тёмной материи галактики не продолжают вращаться так же как и без неё.
Т.е. (это впорос к костыльности) не понятно почему тёмная материя распределяется именно так? Из каких законов это распределение следует?Tarakanator
28.11.2022 15:48+1Вообще если так по-дилетантски посудить: темная материя подчиняется тем же гравитационным законам, что и материя обычная. А это значит, что и вращаться и распеределятся она должна примерно так же
Нет. Она не стукается друг об друга, не излучает энергию. Как результат не может избавиться от кинетической энергии, поэтому в среднем летает по более широким орбитам и не кучкуется в тела.
Вот это и странно — почему она именно примерно постоянна?
Я не могу сказать почему, но могу сказать, что это логично. Т.к. моделирование даёт такие-же скорости. Не моделирование галактик с ТМ, а моделирование рождения галактик во вселенной с ТМ.
Shkaff
Автор не указан, но статья довольно неграмотная. Темная материя совершенно не "простая" теория. Неизвестная частица с неизвестной массой, которая добавляет целый зоопарк взаимодействий и необходимости согласовать ее со всей стандартной моделью, сильно-сильно сложнее, чем модификация законов гравитации. Даже если эта модель относительно сложна сама по себе.
Можно сравнить, насколько хорошо темная материя объясняет наблюдения, и увидеть, что MOND вообще-то объясняет наблюдения даже получше темной материи.
Более того, MOND позволяет делать предсказания о наблюдениях, а не просто объяснять уже то, что пронаблюдали (в отличие от темной материи).
sunnybear
Было упоминание про скорость распространения гравитационных волн: какое есть подвижки в этом направлении?
Shkaff
Она точно равна скорости света (с точностью до 15 знака), исходя из наблюдений за слиянием нейтронных звезд (я писал подробно тут). А вообще, недавно обсуждали в этой статье.
pavelsc
Ну вот, пропала надежда, что гравитация существует в дополнительном измерении, которое компактифицировано и позволяет мгновенно взаимодействовать :( Может ещё и скорость передачи при квантовой запутанности нашли?
MishaRash
Зависит от контекста. Крупномасштабные эффекты тёмной материи слабо чувствительны к ряду её фундаментальных свойств, это одна из причин, почему остаётся множество частиц-кандидатов. При этом я не утверждаю, что это изящное решение.
После просмотра сравнения (к сожалению, на ознакомление со всеми источниками времени пока нет) возникает впечатление, что MOND превосходит
CDM в динамике галактик (как примерно и утверждается в этой статье), но уступает ей в космологии, за неожиданными исключениями в первом-втором пике реликтового излучения (но написано в 2011 году, тогда ещё первые космологические результаты Planck вроде как не вышли, ситуация могла измениться) и первичном нуклеосинтезе.
В этой связи вспоминается реакция коллег на сенсационно древние галактики, наблюдаемые телескопом Джеймса Уэбба, которые в заголовках новостей часто "противоречат
CDM": даже если их красные смещения (и соответственно возраст) будут подтверждены спектроскопически (текущие числа могут быть артефактом анализа ограниченных данных), в эволюции галактик слишком много дополнительных допущений и упрощений, и которые перед громкими заявлениями нужно проверить. (Это не умаляет ценность этих наблюдений, скорее наоборот.)
Меньшее количество калибруемых параметров и большая предсказательная способность, безусловно, привлекательны. Но со многими глобальными космологическими результатами, считающимися более простыми и потому надёжными, ситуация у MOND не ясная или проблематичная.
Хотя с увеличением точности и у
CDM не всё гладко - разные наборы данных не согласуются с теми же значениями параметров. Может быть, систематические ошибки измерений, но может и более сложная или просто другая физика проявляться.
Tyusha
Как уж этот труп MOND закопают окончательно. Сколько можно?!
Tzimie
Именно. После того как нашли несколько галактик без темной материи, которые ведут себя чисто по ньютоновски, мне казалось вопрос решен
Shkaff
Так именно: они не ведут себя по-ньютоновски, а вполне согласно MOND.
Shkaff
Да, в этом и проблема: пространство параметров гигантское даже для конкретного класса частиц. И их еще сто миллионов разных вариантов. Я тут позавчера был на конференции и целый день слушал про состояние темной материи: теорий и поисков, и это такая каша, жуть просто, кто во что горазд. "А вот давайте введем новую частицу. Будет у нас темной материей. Откуда у нее масса? А вот новый механизм Хиггса для нее, и еще пяток дополнительных бозонов, чтобы его вписать в наблюдения." Классно...
Я как бы не утверждаю, что МОНД обязательно лучше. Но представление в статье показалось очень однобоким и неадекватным.
Так в том и проблема: на MOND не дают денег, потому что публике подсовывают такие вот статьи, как эта. Конечно, налогоплательщики не захотят, чтобы на какую-то фринжевую теорию тратили деньги, если им постоянно капать в уши, что MOND - отстой и ничего не предсказывает. А то, что она в целом-то и не хуже ΛCDM, так то никто не говорит.
CrazyElf
А подскажите - откуда там зоопарк взаимодействий, если эта частица тёмной материи взаимодействует с обычной материей только гравитационно? Или теоретически взаимодействия всё же будут и с помощью других сил, только очень слабые? Ну то есть если она "тёмная" и по определению не взаимодействует с обычной материей, то откуда такая проблема вообще?
Shkaff
Темная материя может быть не полностью темной (на самом деле, даже должна быть - иначе откуда бы она возникла). Она может взаимодействовать через слабое или даже электромагнитное взаимодействие, но очень-очень слабо. Я вот буквально недавно написал статью про то, как это используют для ловли ее.
Т.е. темная материя - она темная в космологических масштабах (т.е. ее не видно в телескопы, она не формирует звезд и т.п.). Но она все еще может взаимодействовать с собой или другими частицами.
Ну и есть другой момент: для введения темной материи надо как-то менять стандартную модель, т.к. частицы из ниоткуда не берутся. А это влечет за собой добавку новых частиц, чтобы удовлетворить наблюдениям (см пример выше в комменте).
michael_v89
Ну вот это странный момент на самом деле, если она взаимодействует через гравитацию, то почему не формирует звезд?
Shkaff
Темная материя не формирует атомов, там не откуда браться звездам и каким-либо "твердым" объектам. Темная материя - это всегда просто облако частиц.
evgenyk
Мне тут одно непонятно. Какие свойства у этих гипотетических частиц? Если они взаимодействуют друг с другом только при помощи гравитации, то почему они не слипнутся в галактиках. Почему распределение темной материи в галактиках иное, чем распределение обычной материи?
Shkaff
А очень зависит от конкретной гипотезы (частицы). Какие-то взаимодействуют, но слабо. Какие-то обладают большой массой, какие-то очень легкие. Никто не знает точно, а наблюдения оставляют очень большой простор для возможных свойств.
Гравитация очень слабая сила. Две частицы не слипнутся друг с другом чисто за счет гравитации. Гравитация только не дает им разлететься совсем далеко друг от друга, так что они болтаются вокруг галактики как облако очень малой плотности.
Потому что материя может формировать атомы, молекулы и потому быть гораздо более плотной, а значит сильнее/иначе притягивать. Ну и свет еще и отталкивает обычную материю, что тоже влияет на ее распределение.
MishaRash
Ещё один важный фактор в том, что обычная материя может излучать лишнюю энергию, в основном электромагнитными механизмами. Без этого гравитационный коллапс останавливается на определённом масштабе, зависящем от начальной энергии системы. Тёмной материи тяжелее "спускать" энергию, поэтому она остаётся более "размазанной".
Shkaff
Точно, спасибо за добавление!
michael_v89
Раз тут собралось 2 специалиста по физике, задам дилетантский вопрос)
Были опыты Майкельсона и Морли, которые показали отсутствие различий в движении света в направлениях вдоль движения Земли вокруг Солнца и поперек. Это ведь должно означать, что свет, летящий "поперек", также имеет некоторый вектор "вдоль", равный скорости Земли? То есть получается, свет обладает "инерционностью", имеет поперечную скорость источника. Как мячик, который бросают поперек в вагоне поезда, он не двигается вдоль относительно поезда, но двигается относительно поверхности, и его скорость относительно поверхности больше, чем относительно поезда. Тогда и скорость света относительно Солнца больше его скорости относительно Земли. Или я что-то не так понимаю?
Shkaff
Вся хитрость теории относительности в том, что скорость света не зависит от системы отсчета: она всегда равна скорости света относительно любого наблюдателя. Так что обычный закон сложения скоростей не работает (точнее, преобразования Галилея не работают, а заменяются на преобразования Лоренца).
michael_v89
Это я знаю, но есть конкретный эксперимент с конкретной волной. Мне непонятно, как эта теория его объясняет. То есть как именно распределялись в пространстве пики напряженности электрического и магнитного поля волны. Ведь не может же один луч менять течение времени по всей Земле, чтобы сохранять свою скорость.
MishaRash
Дело не в луче света.
Течение времени в рамках специальной теории относительности меняется, когда вы переходите в новую инерциальную систему отсчёта, движующуюся относительно предыдущей (привязанной к Земле или Солнцу; хотя они не вполне инерциальные). Промежутки времени между событиями меняются в зависимости от пространственного смещения между ними. События, происходящие в разных местах, могут менять временной порядок, становиться или переставить быть одновременными и т.п. И это происходит во всём бесконечном пространстве.
То есть если вы возьмёте пространственную зависимость электромагнитного поля в фиксированный момент времени относительно Земли и попробуете перейти в систему отсчёта относительно Солнца, то ваша картина перестанет быть одновременной. А ещё поля тоже преобразуются под бустами, но это не так критично для плоской электромагнитной волны.
Относительность времени очень контринтуитивна, потому что не заметна на бытовых малых скоростях. Но в целом похожа на то, как пространственные координаты меняются при преобразованиях Галилея (что обычно удивляет намного меньше) с добавлением идеи, что время не обособлено.
MishaRash
Сложность измерения времени в специальной теории относительности связана с нетривиальностью синхронизации часов в разных точках пространства, вызванной конечной максимальной скоростью. В ньютоновской механике можно обмениваться информацией мгновенно и проблема не возникает.
В СТО в определённой системе отсчёта время измеряется так, как бы показывали часы, размещённые в покое (относительно этой СО) в каждой точке. И они синхронизированы в том смысле, что если
одни часы показывают
и в этот момент отправляют сигнал вторым
вторые часы получают сигнал, показывая
, и сразу отправляют ответный сигнал обратно
первые часы получают ответный сигнал, показывая
то второе время всегда будет ровно между первым и третьим,
.
Если у пары часов ненулевая относительная скорость, их нельзя так синхронизировать.
michael_v89
Вроде понял, спасибо. Если наблюдать из точки начального положения Земли, и сделать чтобы с Земли подавались "назад" световые сигналы когда луч находится здесь-там-здесь, то получится так. На Земле луч прошел туда-обратно за 1 миллисекунду, за это время Земля улетела вперед, наблюдения сигналов в начальной точке после учета всех поправок на распространение сигнала дадут 1.1 миллисекунды, эти 0.1 миллисекунды и есть задержка из-за движения луча вперед со скоростью Земли. На Земле из-за движения часы идут медленнее, чем в начальной точке.
dakalin
Нельзя в ТО одновременно рассматривать и сравнивать поведение света, волны, частицы в нескольких разных системах отсчета! Когда мячик (свет) рассматривается в системе пассажира поезда, то мы говорим о его скорости относительно вагона, независимо от того, движется вагон или стоит. Если мы рассматриваем скорость того же мячика (света) относительно Земли, то применяем формулы преобразования Лоренца, которые и дадут, как сокращение масштабов поезда вдоль движения, так и замедления времени всех процессов, в том числе и скорости мячика (света). Мы могли бы, наоборот, сначала описать то же движение того же мячика относительно Земли, а затем для его описания относительно вагона, преобразовать по тем же формулам в движение его относительно вагона. Это даст сокращение масштабов Земли вдоль скорости поезда и замедление процесса движения мячика (света) относительно Земли. Выбор системы описания объекта не оказывает физического влияния ни на одну из возможных систем! Меняется лишь форма описания. Кстати, масштаб описания длин и времени для всей Земли не должен пугать, поскольку он меняется не только для Земли, но и для всей бесконечной системы, неподвижной относительно Земли. Аналогично и в случае описания движения вагона относительно Земли, сокращение масштабов касается не только поезда, но и всей бесконечной системы отсчета, неподвижной относительно поезда!
michael_v89
Мой вопрос был не о том, что мы рассматриваем и мы применяем, а о том, как фактически в пространстве распределяются напряженности полей луча. Лучу неважно, что относительно чего мы рассматриваем, он распространяется во Вселенной каким-то конкретным образом.
dakalin
Вы абсолютизируете представление о пространстве. Оно описывается различно в различных системах описания (отсчета), а это значит, что и все процессы, происходящие в этом пространстве, будут описываться различно. Лучу-то неважно, в какой системе мы описываем его распространение, но измерение его параметров, форма описания луча зависят от системы! Направление векторов напряженности в системе вагона будет в плоскости, поперек направления луча и вдоль движения вагона. В системе Земли эта плоскость повернется вместе с лучом под углом к движению поезда. Что здесь не так? Вектора меняют направление при смене системы координат! Это и в классике!
michael_v89
И снова, какая разница как оно описывается нами? Оно существует независимо от нашего описания, и поля в нем распределяются конкретным образом.
Но у меня вопрос был не про описание, а про фактическое положение дел.
Все так, выше я уже написал, что разобрался. У меня вопрос был о том, что луч фактически летит вместе с Землей, и значит проходит большее расстояние, чем относительно Земли, и мне было непонятно, как это увязать с постоянством скорости света во всех системах, и что это выглядит как будто фактическая скорость света (расстояние в секунду) больше, чем c. Потом стало понятно — свет действительно проходит большее расстояние, но это не свет в системе отсчета Солнца движется быстрее, чем на Земле, а просто на Земле время медленнее идет. А если наблюдать из неподвижной точки, глядя на удаляющуюся Землю, то свет проходит это большее расстояние за большее время.
dakalin
Время медленнее идет не на Земле конкретно, а во всей бесконечной системе, в которой Земля неподвижна и вместе с этой системой быстро движется относительно выбранной нами системы наблюдения. Скорость света остается постоянной в разных системах наблюдений за счет того, что, чем бóльшим становится путь света в системе за счет скорости системы, тем медленнее протекают все процессы в этой системе из-за ее скорости. Наблюдаемое время этих процессов увеличивается вместе с расстоянием. Отношение пути ко времени остается постоянным.
Вообще, мы сами себя запутываем, когда, рассматривая две системы, движущиеся относительно друг друга, используем к ним обеим понятия расстояния и времени! О расстоянии и времени мы можем говорить только в одной из этих систем, выбранной, как система измерения. При этом в другой системе это будут уже не время и расстояния, а процессы и удаленности. Часы и линейки в движущейся системе мы должны рассматривать не как приборы измерения, а как объекты измерения другими часами и линейками из выбранной нами системы наблюдения. Именно тогда мы будем получать постоянство скорости света только в выбранной системе наблюдения!
Но на самом деле вопрос со скоростью света еще сложнее! Эта скорость постоянна лишь как средняя по замкнутому пути! Измерить скорость света на участке пути от А до Б в принципе невозможно, потому, что возникает препятствие с синхронизацией часов в точках А и Б! Эйнштейн знал об этом, но решил упростить вопрос и объявил постоянство скорости света ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ, а не по результатам измерения!
michael_v89
Математически, возможно. Я говорю про фактическую работу "движка" Вселенной на низком уровне. Движение луча света на Земле и скорость Земли никак не влияют на течение времени в точке в 10 световых годах от нее.
Один луч света не может менять физическое течение времени на всей планете. Реальной физической причиной замедления хода реальных часов может служить только движение самой планеты. Еще гравитация, но ее в данном случае можно не учитывать.
Можно измерять скорость света на участке A-Б-А и иметь часы только в точке А.
dakalin
О чем я и сказал, что скорость света невозможно измерить на участке от А до Б, но можно измерить лишь на замкнутом пути А >Б>А! Эта скорость получается средней! Мы при этом не знаем, с какой скоростью свет двигался от А до Б и с какой скоростью от Б до А! Например, от А до Б он мог двигаться со скоростью C/2, а от Б до А с бесконечной скоростью. При этом время прохождения всего пути будет тем же, что и при постоянной скорости C.
О каком влиянии движений на скорость времени Вы говорите! Никакого физического влияния при изменении масштабов длин и времени в теории относительности речи не идет! В материальной вселенной идут процессы, независимые от того, с какой системы наблюдений мы их рассматриваем и измеряем. Никаких физических замедлений и укорочений в природе не происходит от того, что Земля или на Земле что-то движется! Одно и то же явление, не меняясь внутренне по своей природе, по разному проявляет себя по отношению к разным объектам. Оно даже не чувствует того, что кто-то за ним наблюдает (речь не о масштабах квантовых процессов). Удаленные от Земли процессы ведут себя так же замедленно, как и на Земле не от того, что есть какие-то гравитационные, э/м влияния или движение какого-то одного объекта! Нет! Они все во всей бесконечной системе ведут себя так по отношению к другой бесконечной системе только из-за того, что они движутся относительно друг друга независимо от того, есть ли в этой системе какие-то объекты или один лишь вакуум! Это чистая кинематика
michael_v89
Я именно об этом и говорю, это вы начали говорить про человеческую математику и выбранные людьми точки отсчета.
Это некорректная формулировка, оно может проявлять себя одним единственным образом, таким, каким фактически проявляет. Наблюдения этого проявления из разных точек могут отличаться, но мой вопрос был как раз про фактическое проявление, а не про наблюдения. Ну или можно сказать, он был про фактические причины, которые дают поведение, наблюдаемое из более неподвижной системы отсчета, чем движущаяся Земля. Эти фактические причины существуют независимо от человеческих формул, формулы их лишь описывают. Поэтому ответ "а вот там есть формула преобразований Лоренца" для этого вопроса ничего не объясняет.
Я именно это и написал, не знаю, зачем вы это повторяете.
dakalin
Почему я упорно повторяю, что эффекты ТО не являются следствием каких- то физических взаимодей ствий, потому, что по-Вашему получается, что замедления процессов являются следствием каких-то процессов физического взаимодействия, например, Земли с некоей "более неподвижной" системой Солнца или Галактики, или их скоплений. Все системы движения ТО считает равноправными и не выделяет из них более неподвижные, как какие-то особые. Любую можно считать неподвижной. И эффекты замедления (парадокс близнецов) справедливы для любых систем и не зависят ни от каких физических взаимодействий.
Говоря же о человеческих наблюдениях, не следует забывать, что человек -часть тех же явлений природы и, хоть его влияние на звезды ничтожно, но влияние звезд на него (то, что он наблюдает), является следствием того, что звезды проявляют свои физические свойства не только на человеке, а и на любом объекте того же масштаба. Время замедляется не из-за того, что человек ведет его измерения в выбранной системе, а из-за того, что многочисленные системы движений материальных объектов, группирующиеся по скоростям, внутри системы ведут себя одинаковым образом, а между разными системами ведут себя по-другому, будь то система неподвижных деревьев или система неподвижных наблюдателей! ( внутри системы время течет привычно, а при сравнении с другой, движущейся, системой, наблюдается парадокс близнецов, хотя и в этой движущейся системе внутри нее все в порядке, как и в первой)
Tzimie
Не совсем, дело в том что бесстолновительная материя не может "успокоиться" и высветить лишнюю энергию
Shkaff
Ну да, я вроде это и написал) Она не формирует атомов, всегда летает с определенной энергией и никуда ее деть не может.
AirLight
Например, если представить себе облако частиц с зарядом, допустим, электронов - они смогут сформировать звезду? А можно ведь представить еще менее подходящие частицы.
Tarakanator
Не формирует звезд по крайней мере потому, что не формирует компактных тел.
А не формирует компактных тел т.к. не взаимодействуя частицы не могут затормозиться и упасть в гравитационную яму
oleg_rico
Не могли бы вы объяснить почему тёмная материя так хорошо действует где-то там, в галактиках, но совершенно не оказывает никакого влияния на движение планет внутри солнечной системы? Хотя если её в пять раз больше чем видимой, должна же как-то влиять?
Shkaff
Ее плотность очень-очень мала: в 100 раз меньше плотности межпланетного вещества. Ее в 5 раз больше всего во Вселенной, но она занимает и гораздо больший объем, чем обычная материя.
CrazyElf
И у меня не сложилось впечатление, что статья чисто ругательная для MOND, скорее наоборот, я лично теперь с интересом буду за MOND следить, как за возможной альтернативой.
Shkaff
Ну и хорошо:) Значит, у меня просто искаженное такое восприятие.
Я-то вообще не фанат MOND, меня просто досада берет, когда в популярных статьях явного аутсайдера (в смысле денег и рабочей силы) ни за что пинают.