천문학 자들은 우주 전역의 은하들이 나쁘게 행동한다는 것을 알고 있습니다. 일부는 매우 빠르게 회전하고 다른 일부는 매우 뜨겁고 다른 일부는 매우 빠르게 슈퍼 구조로 변합니다.
그러나 그들은 이유를 모릅니다. 어쩌면 새로운 숨겨진 입자, 암흑 물질그것은 이상 함을 설명 할 수 있습니다. 아니면 중량 과학자들이 예상하지 못했던 방식으로이 별들의 클러스터에서 작동합니다.
수십 년 동안 천문학 자들은 가능성에 대해 토론했습니다. 대부분의 천문학 자들은 암흑 물질이 존재한다고 믿지만 일부는 여전히 우리가 중력 이론을 수정해야한다고 믿습니다. 그러나 새로운 연구는 수정 된 중력 이론에서 치명적인 결함을 발견했습니다. 즉, 원인없이 효과가 발생하고 정보가 빛의 속도보다 빠르게 이동할 수 있습니다. 이것은 중력을 수정 한 경우에 좋지 않습니다.
Tufts University의 수석 연구원이자 천체 물리학자인 Mark Hertzberg는 Live Science에 “이것은 … 연구 분야를 크게 바꿀 수 있으며, 새로운 방향으로 나아가게 할 수 있습니다.”라고 말했습니다.
시원하지만 너무 춥지는 않습니다.
우주에서 재미있는 일이 일어나고 있습니다. 예를 들어, 과학자들이 은하의 질량을 기반으로 예상 한 바에 따르면 별은 중심을 매우 빠르게 회전합니다. 매우 뜨거운 은하단 내의 가스 온도; 그리고 곧 우리 세상에 커다란 구조물이 나타났습니다.
은하와 우주의 규모에서 천문학 자의 중력에 대한 이해가 완전히 차단되었거나 중력을 발휘하지만 보이지 않는 새로운 요소가 우리 우주에 존재합니다. 마지막 아이디어는 차가운 암흑 물질 (CDM)로 알려져 있으며, 이것은 지금까지 물리학에 알려지지 않은 가상 형태의 물질에 부여 된 이름입니다. 이물질이 암흑 물질을 어떻게 담당하든간에 다른 암흑 물질 후보와 달리 상대적으로 느리게 이동하고 있음을 나타내는 ‘우박’이 있습니다. 중성 미자 뜨거운 암흑 물질 입자 필터의 예.
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“인과성 및 국소성의 원리를 포기하면 입자 물리학 및 일반 상대성 이론의 표준 모델 구조를 근본적으로 설명 할 수 없습니다.”
Mark Hertzberg, Tufts University
빛에 보이지 않는 물질의 형태로 은하를 채우면 CDM 가설은 은하와 더 큰 우주에 대한 대부분의 관측을 설명하는 데 크게 성공했습니다. 우주가 왜 그렇게 행동하는지에 대한 가장 일반적인 설명입니다.
그러나 CDM 가설은 완벽하지 않습니다. 그것이 무엇이든, 그것은 입자 물리학의 표준 패러다임 밖에 있습니다. 이것은 우리가 그것이 무엇인지 전혀 모른다는 것을 의미합니다. 그는 또한 baryonic toll-fisher 관계라는 것을 설명하기가 어렵다는 것을 알게되었습니다. 관찰 된 관계는 은하의 중압 물질이라고하는 일반 물질의 총 질량이 회전 속도의 네 번째 힘에 비례 함을 보여줍니다. 그러나 CDM 모델은 그 관계가 세 번째 힘과 관계가 있어야한다고 예측하고 은하들이 실제보다 일정량의 질량 동안 더 느리게 회전한다고 예측합니다.
또 어떤 일이 일어날 수 있습니까?
각자 모두
전체 CDM 아이디어에 대한 대안은 중력에 대한 수정 된 이해입니다. 가장 단순한 모델은 수정 된 뉴턴 역학을 위해 MOND라는 범주에 속합니다. 이 모델은 뉴턴 물리학 (힘 = 질량 가속도 x)을 은하 내에서 관측 된 별의 회전 속도와 일치하는 다른 관계로 대체합니다. 이 모델은 1970 년대와 1980 년대에 암흑 물질이 처음 발견되었을 때 인기가 있었지만 은하단과 더 큰 우주의 관측을 설명하지 못했습니다. 따라서 대부분의 학자들은 이러한 모델을 모두 거부했습니다.
그러나 내 은하 역학을 설명하는 CDM의 결함은 Mond 생존 기회를 제공합니다. “몬 디안”이론이 은하 단계를 놓고 경쟁한다면, 그것은 특수 상대성 이론과 같은 우리의 다른 물리학 이론과 양립 할 수 있어야합니다. 양자 역학. 이것이 바로 Hertzberg와 그의 팀이하기로 한 것입니다. 그들의 연구 결과는 5 월에 프리 프레스 데이터베이스에 게시되었습니다. arXiv따라서이 연구는 동료 검토를 거치지 않았습니다.
새로운 것을 얻을 수있는 유일한 가능성 [within the framework of relativity and quantum mechanics] Hertzberg는 새로운 자유도를 추가하고 있습니다. “Hertzberg는 Live Science에 말했습니다. 즉, MONDian 이론이 알려진 물리학에 적용되도록하려면 이론에 비 통상적 인 것들을 추가해야합니다. 이러한 비 통상적 인 것들을 검토 할 때 Hertzerg는 이러한 시도에 내재 된 몇 가지 이론적 문제가 있습니다. “
지역 및 인과
예를 들어, Hertzberg와 동료들은 MONDian 이론이 지위와 인과 관계라는 두 가지 원칙을 보호하는지 여부를 조사했습니다. 지역주의는 사물이 주변 환경에 의해서만 직접 영향을 받는다는 개념입니다. 한 물체가 다른 물체에 영향을 미치려면 그 효과는 유한 한 속도로 움직이는 힘과 같은 것을 통해 전달되어야합니다. 인과 관계는 모든 사건에 원인이 있다는 단순한 생각입니다.
이론이 지위 및 / 또는 인과 관계를 위반하면 두 원칙을 보호하는 물리학 이론에 맞지 않을 것입니다.
“인과 및 국소성의 원리를 포기한다면, 이것은 우리가 기본적으로 입자 물리학 및 일반 상대성 이론의 표준 모델의 구조를 설명 할 수 없음을 의미합니다. Hertzberg에서 이러한 이론을 구축하는 데 들어가는 핵심 원리 중 일부이기 때문입니다. 즉, 인과 관계가 심하게 깨지면 자연적으로 우리는 실험실의 입자 물리학에 대한 다양한 수정이나 우주의 중력 테스트에서 이미 그것을 보았을 가능성이 있습니다. ”
즉, 우리는 지금 그것을 알아 차렸어야했습니다.
이용 가능한 모든 증거가 (적어도 거시적 규모에서) 지위와 인과 관계의 보존을 가리 키기 때문에, 따라서 물리학의 새로운 이론의 적용을 받아야합니다. 물리학 자 팀은 MONDian의 이론을 테스트하여 실증주의도 중력도 허용하지 않는 특징을 포함하고 있음을 발견했습니다. 즉, MONDian의 이론이 맞다면 이유없이 사건이 발생하고 효과가 즉시 이동하여 우주에서 빛의 속도 제한을 위반할 수 있습니다.
“우리는 근본적으로 새로운 암흑 물질과 MOND와 같은 이론에 대한 현재의 제안이 어떤 형태의 인과 관계를 가지고 있음을 발견했기 때문에, 적어도 현재 형태로는 기본 물리학에 통합되지 않을 수 있음을 시사합니다.”라고 Hertzberg는 말했습니다.
MOND의 끝?
실제로 은하계 수준에서 공간과 인과 관계를 위반하는 것이 가능할 수도 있지만, 우리가 물리학에 대해 알고있는 다른 모든 것을 조정하는 것은 매우 어려울 것입니다.
몬 디안 이론의 미래와 관련하여 Hertzberg는“이는 인과 관계를 보존하는 유사한 패러다임의 일부 클래스를 구성하려는 시도를 자극하지만 달성하기 어려운 것으로 보입니다. 우리 논문에서 이러한 모델의 일반적인 형태는 실패 함을 보여주었습니다. 앞서 언급 한 일관성 테스트. “.
그러나 “차가운 암흑 물질”모델은 은하 물리학의 세부 사항을 설명하기 어렵습니다. 그러나 모든 알려진 물리학의 핵심 대신 훨씬 더 평범한 원인이있을 수 있습니다. 자연 물질이 역할을하는 모든 혼란스러운 과정을 고려하더라도 은하가 어떻게 형성되고 진화하는지 모델링하는 것은 매우 어렵습니다. 아마도 은하에 대한 좀 더 진보 된 이해는 관측 된 중압 Tully-Fisher 관계에 대한 설명을 제공 할 것입니다.
CDM이 가장 좋은 설명입니다.
“CDM의 놀라운 점은 이론적으로 견고한 기반에 있으며 입자 물리학의 표준 모델의 일부가 아니지만 위에서 언급 한 모든 이론적 일관성 테스트를 통과했다는 것입니다.”라고 Hertzberg는 말했습니다. “내가 그것이 단단한 땅에 있다고 말하는 이유는 우리와별로 관련이없는 우주에 안정적이고 중립적 인 입자가 없다는 알려진 이론적 이유가 없기 때문입니다. 그래서 CDM은 현재 선구자로서지지되고 있습니다. 생각.”
원래 Live Science에 게시되었습니다.
“경순은 통찰력 있고 사악한 사상가로, 다양한 음악 장르에 깊은 지식을 가지고 있습니다. 힙스터 문화와 자연스럽게 어우러지는 그의 스타일은 독특합니다. 그는 베이컨을 좋아하며, 인터넷 세계에서도 활발한 활동을 보여줍니다. 그의 내성적인 성격은 그의 글에서도 잘 드러납니다.”