ฉันจะเป็นคนแรกที่ยอมรับว่าเราไม่เข้าใจสสารมืด ตัวอย่างเช่นเมื่อเราดูกาแลคซีและนับจำนวนบิตที่เร่าร้อนร้อนเช่นดาวและก๊าซและฝุ่นละอองเราจะได้รับมวลที่แน่นอน เมื่อเราใช้เทคนิคอื่น ๆ ในการวัดมวลเราจะได้จำนวนที่มากขึ้น ดังนั้นข้อสรุปตามธรรมชาติคือไม่ใช่ทุกเรื่องในจักรวาลที่ร้อนและส่องแสง บางทีบางคนถ้าเป็นคุณก็รู้ว่ามืด
แต่ยึดมั่น ก่อนอื่นเราควรตรวจสอบคณิตศาสตร์ของเรา เราแน่ใจว่าเราไม่ได้แค่ทำผิดฟิสิกส์
รายละเอียดสสารมืด
ชิ้นส่วนสำคัญของปริศนาสสารมืด (แม้ว่าจะไม่ใช่เพียงชิ้นเดียวเท่านั้นและสิ่งนี้จะมีความสำคัญต่อไปในบทความ) มาในรูปแบบของกาแลคซีหมุนโค้งที่เรียกว่า ในขณะที่เราดูดาวฤกษ์หมุนรอบจุดศูนย์กลางกาแลคซีของพวกเขาตามสิทธิทั้งหมดที่อยู่ไกลออกไปจากจุดศูนย์กลางควรจะเคลื่อนที่ช้ากว่าดาวที่อยู่ใกล้ใจกลางมากที่สุด นี่เป็นเพราะมวลกาแลคซีส่วนใหญ่อัดแน่นอยู่ในแกนกลางและดาวชั้นนอกสุดอยู่ไกลจากวัตถุทั้งหมดและด้วยแรงโน้มถ่วงของนิวตันที่เรียบง่ายพวกเขาควรติดตามวงโคจรที่เชื่องช้าช้า
แต่พวกเขาไม่
แต่ดาวชั้นนอกสุดจะโคจรรอบตัวเร็วเท่ากับลูกพี่ลูกน้องในเมือง
เนื่องจากนี่เป็นเกมแห่งแรงโน้มถ่วงจึงมีเพียงสองตัวเลือก ไม่ว่าเราจะได้รับแรงโน้มถ่วงที่ไม่ถูกต้องหรือมีสิ่งที่มองไม่เห็นเป็นพิเศษที่แช่กาแลคซีทุกแห่ง และเท่าที่เราบอกได้เราจะได้รับแรงโน้มถ่วงอย่างถูกต้องมาก (นั่นเป็นอีกบทความ) ดังนั้นความเจริญ: สสารมืด มีบางสิ่งที่ทำให้ดาวอิสระเสรีเหล่านี้ติดอยู่ในกาแลคซีของพวกเขาไม่เช่นนั้นพวกมันจะพุ่งออกมาเหมือนอยู่ในความควบคุมรอบล้านปีก่อน ยังมีอีกหลายสิ่งที่เรามองไม่เห็นโดยตรง แต่เราสามารถตรวจจับทางอ้อมได้
เริ่มหนัก
แต่ถ้าเป็นเพียงเกมแห่งแรงโน้มถ่วงล่ะ? มีสี่กองกำลังพื้นฐานของธรรมชาติ: นิวเคลียร์ที่แข็งแกร่ง, นิวเคลียร์อ่อนแอ, แรงโน้มถ่วงและแม่เหล็กไฟฟ้า พวกเขาคนใดคนหนึ่งเล่นในเกมมหากาพย์นี้หรือไม่?
พลังงานนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่งจะทำงานในระดับอะตอมย่อยขนาดเล็กเพียงเล็กน้อยเท่านั้นดังนั้นมันจึงถูกต้อง และไม่มีใครสนใจเรื่องนิวเคลียร์ที่อ่อนแอยกเว้นในการสลายตัวและการมีปฏิสัมพันธ์ที่หายากบางอย่างดังนั้นเราจึงสามารถใส่มันลงไปด้านข้างได้เช่นกัน และแม่เหล็กไฟฟ้า…ดีเห็นได้ชัดว่าการแผ่รังสีและสนามแม่เหล็กมีบทบาทในชีวิตกาแลคซี แต่การแผ่รังสีจะผลักออกไปด้านนอกเสมอ (เห็นได้ชัดว่าจะไม่ช่วยให้ดาวฤกษ์ที่เคลื่อนไหวเร็ว ๆ ) และสนามแม่เหล็กกาแลคซีอ่อนแออย่างไม่น่าเชื่อ สนามแม่เหล็กหนึ่งในล้านของโลก) ดังนั้น…ไม่ไปใช่มั้ย
เช่นเดียวกับทุกสิ่งทุกอย่างในวิชาฟิสิกส์มีวิธีการลับๆล่อๆ เท่าที่เราสามารถบอกได้โฟตอน - ตัวพาของตัวแม่เหล็กไฟฟ้านั้นไม่มีมวลมาก แต่การสังเกตเป็นการสังเกตการณ์และไม่มีสิ่งใดในทางวิทยาศาสตร์เป็นที่รู้จักกันอย่างแน่นอนและการประเมินในปัจจุบันทำให้มวลโฟตอนไม่เกิน 2 x 10-24 มวลของอิเล็กตรอน ไม่ว่าจะด้วยเจตนาและจุดประสงค์ใดก็ตามนี่เป็นศูนย์สำหรับทุกสิ่งที่ทุกคนใส่ใจ แต่ถ้าเป็นโฟตอน ทำมีมวลแม้จะต่ำกว่าขีด จำกัด นี้มันก็สามารถทำเรื่องตลก ๆ
ด้วยการปรากฏตัวของมวลในโฟตอนสมการของ Maxwell คือวิธีที่เราเข้าใจกระแสไฟฟ้าแม่เหล็กและการแผ่รังสี คำศัพท์พิเศษปรากฏในคณิตศาสตร์และการโต้ตอบใหม่ ๆ
คุณรู้สึกเช่นนั้นได้ไหม
การโต้ตอบใหม่นั้นมีความซับซ้อนที่เหมาะสมและขึ้นอยู่กับสถานการณ์เฉพาะ ในกรณีของกาแลคซีสนามแม่เหล็กที่อ่อนแอของพวกเขาเริ่มที่จะรู้สึกถึงบางสิ่งที่พิเศษ เนื่องจากสนามแม่เหล็กที่พันกันและบิดเบี้ยวการปรากฏตัวของโฟตอนขนาดใหญ่จึงปรับเปลี่ยนสมการของแมกซ์เวลใน แค่ วิธีที่ถูกต้องในการเพิ่มแรงดึงดูดใหม่ที่ในบางกรณีอาจเป็นแรงดึงดูดของโลกเพียงอย่างเดียว
กล่าวอีกนัยหนึ่งกำลังแม่เหล็กไฟฟ้าใหม่อาจทำให้ดาวที่เคลื่อนที่เร็วเคลื่อนที่เข้ามาโดยไม่ต้องใช้สสารมืดรวมกัน
แต่มันไม่ง่ายเลย สนามแม่เหล็กจะแผ่กระจายไปทั่วแก๊สของดาวฤกษ์ ดังนั้นแรงนี้จึงไม่สามารถดึงดาวได้โดยตรง แต่แรงนั้นต้องทำให้เกิดแรงดึงดูดของแก๊สและก๊าซต้องทำให้ดวงดาวรู้ว่ามีเมืองนายอำเภอคนใหม่
ในกรณีของดาวฤกษ์อายุสั้นที่มีขนาดใหญ่นี่เป็นเรื่องตรงไปตรงมา ตัวก๊าซเองกำลังหมุนรอบแกนกาแลคซีที่ความเร็วสูงสุดก่อตัวดาวฤกษ์ชีวิตดวงดาวดวงดาวตายและเศษซากเหล่านั้นกลับกลายเป็นแก๊สเร็วพอสำหรับทุกเจตนาและจุดประสงค์ของดาวเหล่านั้นเลียนแบบการเคลื่อนที่ของก๊าซ เส้นโค้งการหมุนที่เราต้องการ
ปัญหาใหญ่ในดาวดวงน้อย
แต่ดาวขนาดเล็กที่มีอายุยืนเป็นสัตว์ร้ายตัวอื่น พวกมันแยกออกจากก๊าซที่ก่อตัวขึ้นและใช้ชีวิตของตัวเองโคจรรอบใจกลางกาแลคซีหลายครั้งก่อนที่มันจะหมดอายุ และเนื่องจากพวกเขาไม่รู้สึกถึงแรงแม่เหล็กไฟฟ้าใหม่ที่แปลกประหลาดพวกเขาควรลอยออกจากกาแลคซีไปด้วยกันเพราะไม่มีสิ่งใดคอยตรวจสอบพวกมัน
แน่นอนถ้าสถานการณ์นี้ถูกต้องและโฟตอนขนาดใหญ่สามารถแทนที่สสารมืดดวงอาทิตย์ของเราเองไม่ควรจะเป็นอย่างที่เป็นอยู่ในทุกวันนี้
ยิ่งไปกว่านั้นเรามีเหตุผลที่ดีมากที่จะเชื่อว่าโฟตอนนั้นไร้ค่าจริงๆ แน่นอนว่าสมการของ Maxwell อาจไม่ได้สนใจอะไรมากนัก แต่ทฤษฏีสัมพัทธภาพพิเศษและทฤษฎีสนามควอนตัมก็เป็นเช่นนั้น คุณเริ่มล้อเล่นกับมวลโฟตอนและคุณได้อธิบายให้ทำมากมาย
ยิ่งกว่านั้นเพราะทุกคนชอบโค้งกาแลคซีของกาแล็กซี่ไม่ได้แปลว่าพวกมันเป็นเส้นทางเดียวของเราที่จะไปสสารมืด การสำรวจกลุ่มกาแล็กซี่, เลนส์ความโน้มถ่วง, การเติบโตของโครงสร้างในเอกภพ, และแม้กระทั่งพื้นหลังไมโครเวฟจักรวาลทุกจุดในทิศทางขององค์ประกอบที่มองไม่เห็นบางอย่างกับจักรวาลของเรา
แม้ว่าโฟตอนมีมวลมากและก็สามารถอธิบายการเคลื่อนไหวของ ทั้งหมด ดาวในกาแลคซีไม่ใช่แค่มวลมหาศาลมันไม่สามารถอธิบายโฮสต์ของการสำรวจอื่น ๆ ได้ (ตัวอย่างเช่นแรงแม่เหล็กไฟฟ้าใหม่สามารถอธิบายการโน้มถ่วงโน้มถ่วงของแสงรอบ ๆ กาแลคซีได้อย่างไรมันไม่ใช่คำถามเชิงโวหาร - ไม่สามารถทำได้) กล่าวอีกนัยหนึ่งแม้ในจักรวาลที่เต็มไปด้วยโฟตอนขนาดใหญ่เราก็ยังต้องการสสารมืดเช่นกัน
คุณสามารถอ่านบทความวารสาร ที่นี่.
