Попытка объяснить чудо мистикой

Темная материя сама по себе невидима. Но именно под влиянием ее массы и формируется крупномасштабная структура Вселенной, как ее «видит» космический телескоп Хаббла (в левом нижнем углу).
Фото NASA, ESA, MASSEY. Источник: news.bbc.co.uk

Существование темной материи – одной из самых больших загадок Вселенной – подверглось очередному аргументированному сомнению. Канадский астрофизик Джон Моффат вместе со своим коллегой Билли Джоэлом придумал способ, как без нее обойтись при построении естественно-научной картины мироздания.

Напомним читателю, что темная материя – это та материя, которая недоступна наблюдениям, непонятно из чего состоит и согласно сегодняшним представлениям составляет до 25% массы Вселенной. Была придумана физиками для того, чтобы объяснить некоторые гравитационные недоразумения, наблюдаемые астрономами.

Впервые о темной материи заговорили 75 лет назад, когда Фриц Цвики (Fritz Zwicky), американский астроном из Калифорнийского технологического института, обратил внимание на то, что некоторые галактики в скоплении Кома движутся слишком быстро для того, чтобы это можно было бы объяснить гравитацией. Цвики предположил, что в скоплении присутствует некая невидимая, «темная» материя, которая своим гравитационным воздействием и ускоряет галактики.

Идея по тем временам выглядела довольно дико, но позже, в шестидесятых, в нее поверили, когда обнаружили, что звезды на перифериях галактик часто движутся с такой большой скоростью, что галактики своим притяжением просто не могли бы их удержать, однако почему-то удерживают. С тех пор наблюдений, подтверждающих наличие темной материи, причем в количествах просто огромных, с каждым годом прибывало, и сегодня мало найдется ученых, которые в ее существовании сомневаются.

Последние сомнения были, казалось бы, развеяны год назад, когда были опубликованы наблюдения американских астрономов за столкновением двух массивных скоплений галактик в кластере Баллет в трех миллиардах световых лет от Земли. Галактики в этих кластерах вели себя так, как если бы на них действовало гигантское притяжение какого-то невидимки, причем их телодвижения очень красиво укладывались в гипотезу о темной материи.

Это было типичное открытие «на кончике пера». Так Вольфганг Паули открыл нейтрино, а Леверье и Адамс – планету Плутон. Правда, в случае с темной материей есть одна загвоздка – если нейтрино и Плутон в конце концов обнаружили, то ее, материю эту, так до сих пор никто и не смог увидеть. Да и происхождение ее – загадка, в принципе нарушающая известное правило Бритвы Оккама, гласящее: «What can be done with fewer assumptions is done in vain with more», что в вольном переводе звучит призывом не выдумывать новых сущностей без необходимости. Темная материя очень уж походит на эту самую «новую сущность», и поэтому у нее до сих пор есть противники.

Джон Моффат сделал такое предположение: «Эти люди, увидев, что их наблюдения противоречат законам гравитации, решили, что мы чего-то не видим. А что, если наоборот – мы видим все, но пока не очень хорошо знаем законы гравитации?». И он ввел в уравнения Эйнштейна дополнительные члены, которые начинают влиять на результаты вычислений и существенно усиливать гравитацию только при галактических масштабах, не меньше. Он применил свою новую «модифицированную теорию гравитации» к столкновению галактик в кластере Пуля, а также более чем к ста галактиками и более чем ста галактическим скоплениям, где наблюдалось гравитационное присутствие «темной материи» – во всех случаях предсказания их теории полностью совпали с наблюдениями без привлечения к делу гипотезы о темной материи.

В известном смысле эти дополнительные члены тоже представляют собой «новую сущность», от которой предостерегал средневековый монах Уильям Оккам, так что теперь вроде бы получается ситуация «новая сущность против новой сущности». В этом «новосущностном» конфликте симпатии большинства теоретиков пока остаются на стороне темной материи.

«Эта сенсация несколько запоздала, – заявил корреспонденту «НГ» профессор Владимир Бусарев, заведующий отделом внегалактической астрономии Государственного астрономического института. – Если точнее, она запоздала почти на четверть века. Именно тогда, в 1983 году, Мордехай Мильдгром сделал первую попытку модифицировать теорию гравитации, и с тех пор новые версии этой модификации появляются регулярно. Основой этих попыток является предположение, что гравитация возрастает при очень маленьких ускорениях. Это затрагивает не только релятивистскую динамику, но и ньютоновскую. Во Втором законе Ньютона появляется сомножитель, очень близкий к единице, который становится заметным только при ускорениях меньше одной стомиллионной доли см/сек2. Такие малые ускорения встречаются лишь в глубоком космосе, в галактических масштабах, в лабораторных условиях на Земле это очень сложно сделать. Однако в этом году группа экспериментаторов из Беркли опубликовала результаты своего эксперимента по проверке Второго закона. Это был очень тонкий эксперимент – в вакууме, на крутильных весах, – и он показал, что Второй закон работает по-прежнему на ускорениях, которые в сто тысяч раз меньше нужных для того, чтобы эффекты модифицированной теории проявились. Это сильно подорвало доверие физиков к модифицированной теории, однако до конца не закрыло для нее двери».

По мнению Бусарева, на сегодня верной может оказаться и та, и другая точка зрения. Но лично у нашего эксперта – очень большое недоверие к попыткам модификации теории, потому что это «попытка объяснить чудо мистикой, когда одно непонятное заменяется другим».