Ученые должны выступать скептиками, чтобы постоянно искать факты, при необходимости менять теории и идти к истине. Но откуда взялась уверенность в существовании темной материи? И как поверить, что это не выдумка, если мы до сих пор не можем «ее» увидеть?
В конце 1960-х гг. Вера Рубин и Кент Форт поняли, что поведение галактик не соответствует космологическим теориям. Казалось, должно существовать какое-то невидимое вещество, способное объяснить наблюдения. Этим теоретическим веществом стала темная материя.
Она совершенно не улавливается телескопами, но обладает массой и влияет на объекты силой тяжести. Естественно, это всего лишь теория, принятая большинством ученых. Однако скептики говорят, что это очень удобное объяснение. Мол, исследователи просто придумали волшебное невидимое вещество, которое удачно подошло для математических формул. Откуда вообще возникла уверенность в том, что темная материя существует?
Если вы были внимательны на уроках физики, то могли запомнить постулат: чем больше масса тела, тем больше его гравитационное притяжение. Если бы наблюдаемые галактики состояли лишь из наблюдаемого вещества, то гравитации не хватило б, чтобы удерживать их вместе и позволять отдаленным звездам вращаться с такой же скоростью, что и объекты в центре.
Формулы показывают, что обычная материя должна занимать всего лишь 5% от Вселенной (все, что мы видим), а вот около 27% остаются за пределами возможностей наблюдения. Невидимая масса сказывается также на процессе деформации пространства-времени.
Общая теория относительности Эйнштейна гласит, что материя искривляет ткань пространства-времени, как шар для боулинга искривляет ткань батута. Свет движется по этим кривым, огибая массивные объекты. Кстати, именно этот «перекос» срабатывает в качестве увеличительного стекла, создавая эффект гравитационного линзирования (позволяет видеть удаленные объекты).
Кстати, гравитационное линзирование – еще одно доказательство в пользу существования невидимой материи, потому что видимые галактики и скопления не дадут нужное количество массы для подобного искривления.
Намеки проскальзывают даже в закономерностях от реликтового излучения (остатки от рождения Вселенной). Ученые видят, что в древние времена должно было существовать что-то, что объединяло материю.
Единственный вариант?
Не думайте, что исследователи сразу ухватились за идею с темной материей, как за самую простую. Долгое время научный мир искал альтернативы, и эти поиски все еще продолжаются. Некоторые считали, что гравитация ведет себя неоднородно во Вселенной и в конкретных местах может отличаться.
Ученые пытались менять гравитацию, чтобы подстроить ее под галактическое поведение, и некоторые схемы срабатывали. Вот только пока ни один вариант не подтверждал сразу все наблюдения. А вот с темной материей это срабатывает.
Да, это теория, но перед нами наиболее вероятное объяснение того, как функционирует наша Вселенная. Но сложно работать с тем, чего не видишь и толком не понимаешь. Поэтому ученые примерно подозревают, как все работает, но теперь нужно найти элементы, которые составляют темную материю. То есть, наша задача – увидеть невидимое.
Кстати, вы можете поискать альтернативы темной материи. Если у вас получится потеснить общую теорию относительности, то сможете занять видное место в науке и войти в историю.