Saya akan menjadi orang pertama yang mengakui bahawa kita tidak memahami perkara gelap. Sebagai contoh, apabila kita melihat galaksi dan menghitung semua bit panas yang panas seperti bintang dan gas dan debu, kita mendapat jisim tertentu. Apabila kita menggunakan teknik lain sama sekali untuk mengukur jisim, kita mendapat bilangan yang jauh lebih tinggi. Oleh itu, kesimpulan semula jadi adalah bahawa tidak semua perkara di alam semesta semuanya panas dan bercahaya. Mungkin ada yang benar, anda tahu, gelap.
Tetapi bertahan. Mula-mula kita harus memeriksa matematik kita. Adakah kita yakin bahawa kita tidak salah membuat fizik?
Butiran Perkara Gelap
Teka-teki utama teka-teki gelap (walaupun bukan satu-satunya, dan ini akan menjadi penting kemudian dalam artikel) hadir dalam bentuk lengkungan putaran galaksi. Ketika kita melihat bintang-bintang berputar berputar di sekitar pusat galaksi mereka, oleh semua hak, bintang-bintang yang lebih jauh dari pusat harus bergerak lebih perlahan daripada yang lebih dekat dengan pusat. Ini kerana sebahagian besar jisim galaksi dikumpulkan ke dalam inti, dan bintang-bintang terluar jauh dari semua perkara itu, dan oleh graviti Newton yang sederhana, mereka harus mengikuti orbit malas yang perlahan.
Tetapi mereka tidak.
Sebaliknya, bintang terluar mengorbit secepat sepupu di kota mereka.
Oleh kerana ini adalah permainan graviti, hanya ada dua pilihan. Sama ada kita mendapat graviti yang salah, atau ada barang-barang tambahan yang tidak kelihatan yang membasahi setiap galaksi. Dan sejauh yang kita tahu, kita mendapat graviti, betul sekali (itu artikel lain), jadi boom: masalah gelap. Sesuatu yang menyebabkan bintang-bintang bebas bergerak terperangkap di dalam galaksi mereka, jika tidak, mereka akan terbang seperti rembatan yang tidak terkawal berjuta-juta tahun yang lalu; ergo, ada banyak perkara yang tidak dapat kita lihat secara langsung tetapi kita secara tidak langsung dapat mengesannya.
Mendapat Berat
Tetapi bagaimana jika ini bukan sekadar permainan graviti? Bagaimanapun, ada empat kekuatan asas alam: nuklear kuat, nuklear lemah, graviti, dan elektromagnetisme. Adakah ada di antara mereka yang boleh bermain dalam permainan hebat ini?
Nuklear yang kuat hanya beroperasi pada skala sub-atom kecil yang kecil, jadi ia tidak betul. Dan tidak ada yang peduli dengan nuklear yang lemah kecuali dalam kerusakan dan interaksi yang jarang berlaku, jadi kita juga boleh meletakkannya di sisi. Dan elektromagnetisme ... tentu saja, sinaran dan medan magnet memainkan peranan dalam kehidupan galaksi, tetapi sinaran selalu mendorong ke luar (jadi jelas tidak akan membantu mengekalkan bintang bergerak pantas) dan medan magnet galaksi sangat lemah (tidak lebih kuat daripada sepersepuluh medan magnet Bumi sendiri). Jadi ... tidak pergi, bukan?
Seperti hampir semua perkara dalam fizik, terdapat jalan keluar yang licik. Sejauh yang kita tahu, foton - pembawa kekuatan elektromagnetik itu sendiri - benar-benar tidak berjisim. Tetapi pengamatan adalah pemerhatian dan tidak ada yang pasti dalam sains, dan anggaran semasa meletakkan jisim foton tidak lebih dari 2 x 10-24 jisim elektron. Untuk maksud dan tujuan, ini pada dasarnya adalah sifar untuk apa sahaja yang menjadi perhatian semua orang. Tetapi jika foton adakahmempunyai jisim, walaupun di bawah had ini, ia boleh melakukan beberapa perkara yang sangat lucu kepada pihak universiti.
Dengan adanya jisim dalam foton, persamaan Maxwell, cara kita memahami elektrik, magnet, dan radiasi, mengambil bentuk yang diubah. Istilah tambahan muncul dalam matematik dan interaksi baru terbentuk.
Bolehkah Anda Merasainya?
Interaksi baru sesuai dengan rumit dan bergantung pada senario tertentu. Dalam kes galaksi, medan magnetnya yang lemah mula merasakan sesuatu yang istimewa. Kerana sifat medan magnet yang kusut dan berpusing, kehadiran foton besar mengubah persamaan Maxwell dalam hanya jalan yang betul untuk menambah daya tarikan baru yang dalam beberapa kes boleh menjadi daya tarikan yang lebih kuat sahaja.
Dengan kata lain, daya elektromagnetik baru mungkin dapat menahan bintang bergerak cepat diikat, menghilangkan sama sekali keperluan bahan gelap.
Tetapi tidak mudah. Medan magnet menjalar di seluruh gas bintang galaksi, bukan bintang itu sendiri. Jadi kekuatan ini tidak dapat menarik bintang secara langsung. Sebaliknya, pasukan itu harus membuat tarikannya kepada gas, dan entah bagaimana gas itu harus memberi tahu bintang-bintang bahawa ada sebuah bandar sheriffin yang baru.
Sekiranya bintang besar dan pendek, ini cukup mudah. Gas itu sendiri berputar di sekitar teras galaksi pada kelajuan tertinggi, membentuk bintang, bintang hidup, bintang mati, dan sisa-sisa kembali menjadi gas cukup cepat sehingga untuk semua maksud dan tujuan bintang-bintang itu meniru pergerakan gas, memberikan kita keluk putaran yang kita perlukan.
Masalah Besar di Bintang Kecil
Tetapi bintang kecil yang berumur panjang adalah binatang lain. Mereka melepaskan diri dari gas yang membentuknya dan menjalani kehidupan mereka sendiri, mengorbit di sekitar pusat galaksi berkali-kali sebelum habis. Dan kerana mereka tidak merasakan daya elektromagnetik baru yang aneh, mereka harus menjauhkan diri dari galaksi mereka sama sekali, kerana tidak ada yang membuat mereka tetap terkendali.
Sekiranya senario ini tepat dan foton besar dapat menggantikan bahan gelap, matahari kita sendiri tidak seharusnya berada di tempat yang sekarang.
Lebih-lebih lagi, kita mempunyai alasan yang sangat baik untuk mempercayai bahawa foton benar-benar tidak berjisim. Pasti, persamaan Maxwell mungkin tidak begitu penting, tetapi relativiti khas dan teori medan kuantum pasti ada. Anda mula bermain-main dengan jisim foton dan anda mempunyai banyak penjelasan yang perlu dilakukan, tuan.
Selain itu, hanya kerana semua orang menyukai lengkungan putaran galaksi tidak bermaksud bahawa ini adalah satu-satunya jalan menuju perkara gelap. Pemerhatian kluster Galaxy, lensa graviti, pertumbuhan struktur di alam semesta, dan bahkan latar belakang gelombang mikro kosmik semuanya menunjuk ke arah semacam komponen yang tidak dapat dilihat ke alam semesta kita.
Walaupun foton mempunyai jisim, dan entah bagaimana dapat menerangkan gerakannya semua bintang di galaksi, bukan hanya yang besar, ia tidak dapat menjelaskan sejumlah pemerhatian lain (contohnya, bagaimana kekuatan elektromagnetik baru dapat menerangkan lenturan cahaya graviti di sekitar gugus galaksi? Ini bukan persoalan retorik - tidak boleh). Dengan kata lain, walaupun dalam kosmos yang dipenuhi dengan foton besar, kita masih memerlukan bahan gelap.
Anda boleh membaca artikel jurnal di sini.
