Дали винаги красива теория винаги означава вярна теория?

Според Платон красотата и истинността се преплитат, защото в красивото, това, което е премерено, хармонично и пропорционално, обитава истинността.

Но дали една "красива" теория трябва да е задължително вярна, а "грозната" - не?

Общата теория на относителността на Айнщайн е красива теория, защото може да бъде описана просто с думи, но тези думи водят от своя страна до ужасяващо трудна за решаване математика. Думите са, че плътността на енергията (включително маса, импулс и налягане) създава пропорционална кривина на тъканта на пространство-времето и това, което ни се струва като "гравитация", е просто резултат от това, че обектите следват възможно най-правия път в пространство-времето, което е изкривено.

Модифицираната Нютонова динамика (MOND) е грозна теория, защото просто напасва наблюдаваните движения на астрономически обекти към емпирична крива, без никакъв опит да се разбере защо светът трябва да се държи по този конкретен начин.

Гравитацията на Нютон, както знаете, е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието от гравитиращ обект. Според MOND самата гравитация може да работи по различен начин в най-отдалечените части на пространството и времето.

И MOND добавя малък допълнителен член, който гласи: когато силата на гравитацията стане много малка, тя намалява малко по-бавно от закона за обратните квадрати, докато започне да изглежда като 1/R вместо 1/R².

Уравненията на MOND са лесни за решаване. Уравненията на Общата теория на относителността са толкова трудни за решаване, че най-големите компютри в света могат да обработват само някои много прости случаи. (Те са прости, защото са симетрични и всички с изключение на 3 от оригиналните 64 свързани частни диференциални уравнения стават неактуални.)

Има много учебници по Общата теория на относителността (ОТО). Хиляди физици са посветили живота си или на теоретичната част на ОТО или на наблюдателнията на ОТО.

С MOND се занимават малцина.

За обикновената гравитация в обикновени ситуации, резултатите от двете двете теории са едни и същи. Няма начин да се различат. Дори за малките разлики, при които се наблюдава, че реалният свят се отклонява съвсем леко от Нютоновата гравитация, MOND и ОТО дават едни и същи прогнози за малкото отклонение.

Така че всички предпочитат красивата теория пред грозната теория, която предсказва същото нещо.

Откритията на космическия телескоп "Джеймс Уеб" объркват всичко

Тогава, преди две години, се случи нещо странно. Космическият телескоп "Джеймс Уеб" започва да изпраща снимки от много ранната Вселена. Разширяването на Вселената е изместило светлината от тази епоха в червено толкова много, че обикновената видима светлина на звездите изглежда като инфрачервена, а досега нямаше телескопи, настроени на инфрачервена светлина. Но "Джеймс Уеб" е специалист по инфрачервена светлина, така че сега може да се надникне в далечното минало, първите няколко милиарда години след Големия взрив.

Но това, което вижда "Джеймс Уеб", е много различно от очакваното от астрономите. Вече 1 милиард години след Големия взрив е имало големи, напълно развити галактики. Много е писано за факта, че според ОТО, тези галактики би трябвало да са се образували за 6 до 8 милиарда години. ОТО не може да обясни тези наблюдения на добре развити галактики в ранните години на Големия взрив.

Цялата астрономическа общност е заета в търсене на начини как да промени теориите си, базирани на теорията на гравитацията на Айнщайн, за да ги направим съвместими с това, което показва космическият телескоп "Джеймс Уеб".

Това, което никой не казва, е: Картината на "Джеймс Уеб" е точно това, което MOND предсказа преди 30 години.

Никой не е склонен да говори за MOND, вероятно защото е грозна теория.

Разбира се, има учени, които се съмняват в конвенционалния модел за формиране на галактики, наречен Lambda Cold Dark Matter (λ-CDM). Този модел е гръбнакът на космологията в продължение на десетилетия. Той постулира, че гравитационното привличане на тъмната материя е позволило на ранните звезди и галактики да се образуват от гладка, първична супа от обикновена материя. 

"Това, което теорията за тъмната материя предвиждаше, не е това, което виждаме", отбелязва Макгоф (Stacy McGaugh), астрофизик и професор в Университета "Кейс Уестърн Резерв". 

Вместо тъмната материя да ръководи образуването на галактики, Стейси Макгоф показва, че според теорията MOND галактиките биха могли да се образуват по-бързо при различна гравитационна рамка – такава, която изобщо не изисква съществуването на тъмна материя.

Макгоф твърди, че доказателствата от на космическия телескоп "Джеймс Уеб" се вписват по-удобно в тази теория, отколкото в установения модел.

JADES-GS-z14-0 е най-далечната спектроскопски потвърдена галактика, наблюдавана до момента. Кредит: NASA, ESA, CSA, STScI, B. Robertson (UC Santa Cruz), B. Johnson (CfA), S. Tacchella (Cambridge), P. Cargile (CfA)

Потвърждава ли се една прогноза отпреди четвърт век?

Теорията MOND е предложена за първи път през 1983 г. от израелския физик Мордехай Милгром, но така и не получава широка популярност. В края на 90-те години на ХХ в. Макгоф и колегите му прогнозират, че ако MOND е вярна, първите галактики във Вселената ще изглеждат големи и ярки в най-ранния си стадий. Сега, повече от 25 години по-късно, това предсказание изглежда съвпада с данните, получени от космическия телескоп "Джеймс Уеб".

"Астрономите измислиха тъмната материя, за да обяснят как се стига от много гладка ранна Вселена до големи галактики с много празно пространство между тях, които виждаме днес", обяснява Макгоф.

В модела на тъмната материя галактиките са се образували постепенно. Малко по малко малките структури се сливат, за да се превърнат в по-големи. По тази логика космическият телескоп "Джеймс Уеб" би трябвало да забележи бледи следи от тези ранни градивни блокове.

Но телескопът открива съвсем друго.

Дори при по-високи червени отмествания - тоест по-дълбоко в миналото - "Джеймс Уеб" продължава да открива напълно оформени галактики, които не отговарят на очакванията, заложени в модела на тъмната материя.

Галактическият куп Персей е една от най-големите суперструктури във Вселената. Кредит: NASA's Goddard Space Flight Center/Stephen Walker

Според модела на MOND обаче галактиките са се образували в бърз взрив, като първоначално са се разширявали заедно с растежа на Вселената, за да се свият навътре под въздействието на модифицирана гравитационна сила. Неотдавнашното изследване подкрепя това тълкуване на Макгоф в съавторство с учени от Астрофизическата обсерватория INAF и от Университета в Орегон, .

"Големите и ярки структури, наблюдавани от космическият телескоп "Джеймс Уеб" много рано във Вселената, бяха предсказани от MOND преди повече от четвърт век", подчертава Макгейв.

Какво следва за познанията ни за Вселената?

Последиците от това изследване са дълбоки. Ако MOND продължи да се съгласува с данните от наблюденията, това може да промени разбирането ни за фундаменталната физика. Но трябва да се намери теория, съвместима както с MOND, така и с Общата теория на относителността, което е много трудно.

Стандартният модел не може да обясни дадено наблюдение, затова учените се обръщат към друг модел. Те откриват, че този модел напълно съответства на аномалното наблюдение, само за да открият, че той се проваля в други случаи. Така че пълният модел на функционирането на Вселената все още е много далече от целта.

Откритията на  космическия телескоп "Джеймс Уеб"и "грозните" идват в момент, когато космологията вече се сблъсква със загадки като тъмната енергия и бързото разширяване на Вселената. С получаването на повече данни от телескопа учените може да се окажат принудени да преоценят не само начина, по който се формират галактиките, но и самата природа на гравитацията и силите, които са оформили нашата Вселена. По какъв точно начин, предстои да разберем.

Засега астрономите имат повече въпроси, отколкото отговори, докато се опитват да разберат как най-старите галактики в космоса са започнали да блестят толкова ярко.

Справка: Accelerated Structure Formation: The Early Emergence of Massive Galaxies and Clusters of Galaxies; Stacy S. McGaugh, James M. Schombert, Federico Lelli and Jay Franck; Published 2024 November 12; The Astrophysical Journal, Volume 976, Number 1; DOI: 10.3847/1538-4357/ad834d

Източник:

Plato told us that TRUE = BEAUTIFUL, Josh Mitteldorf 

Astronomers Shocked as JWST Uncovers Massive Galaxies That Challenge Gravity Theory. Is Dark Matter Theory Wrong?, ZMEScience

Още по темата

18/11/2024

Космос

Открити са галактики, оспорващи теорията за гравитацията. Трябва ли ни тъмна материя?

14/03/2024

Физика

Преосмислянето на пространство-времето може да позволи да премахнем тъмната материя

30/01/2024

Космос

В края на Млечния път звездите се движат по-бързо от очакваното. Как е възможно това?

20/11/2016

Космос

Ще реши ли MOND проблемите на теорията на гравитацията (видео)