Включить тёмную тему

Тёмная материя не нужна: «антинаучные» идеи Кеплера могут подтвердиться в новом исследовании.

Выдающийся астроном 17-го века Йоганн Кеплер был первым, кто задумался о строении снежинок. Почему они такие симметричные? Как одна их сторона узнает, насколько выросла противоположная сторона? Кеплер подумал, что все сводится к тому, что сегодня называют «морфогенетическим полем» — якобы вещи хотят иметь именно ту форму, которую они имеют. С тех пор наука отвергла эту идею. Но вопрос о том, почему снежинки и подобные структуры настолько симметричны, тем не менее, не до конца понят.

Современная наука показывает, насколько на самом деле фундаментален этот вопрос: взгляните на все спиральные галактики. Их длина может составлять полмиллиона световых лет, но они все еще сохраняют свою симметрию. Как? В новом исследовании, опубликованном в Nature Scientific Reports, появилось объяснение от Криса Джейса, старшего научного сотрудника Университета Суррея и Майкла Паркера — приглашенного научного сотрудника из Университета Эссекса.

Спиральная галактика NGC 6384. Credit: ESA/Hubble & NASA via Wikimedia Commons

Исследователи показали, что информация и «энтропия» — мера беспорядка, неопределённости системы — связаны друг с другом («инфо-энтропия») точно так же, как электрические и магнитные поля («электромагнетизм»). Электрические токи создают магнитные поля, в то время как изменяющиеся магнитные поля создают электрические токи. Информация и энтропия влияют друг на друга точно таким же образом. Энтропия — фундаментальное понятие в физике. Например, поскольку энтропия никогда не может уменьшиться (неопределённость всегда только увеличивается), вы можете превратить яйцо в яичницу, но не наоборот. Если вы перемещаете информацию вокруг себя, вы также должны увеличивать энтропию — простой телефонный звонок имеет стоимость энтропии .

Макро-фотография снежинки. Credit: Alexey Kljatov

Исследователи попытались показать, что энтропию и информацию можно рассматривать как поле и что они связаны с геометрией. Подумайте о двух нитях двойной спирали ДНК, обвивающихся вокруг друг друга. Световые волны имеют одинаковую структуру, где две нити представляют собой электрические и магнитные поля. Крис и Майкл математически показали, что связь между информацией и энтропией может быть визуализирована с использованием той же геометрии.

Они хотели посмотреть, сможет ли эта теория предсказать поведение вещей в реальном мире, и решили попробовать рассчитать, сколько энергии вам понадобится для преобразования одной формы ДНК в другую. В конце концов, ДНК — это спираль и форма информации.

Две формы ДНК. Parker & Jeynes, Fig.1 of Scientific Reports 9|10779 (2019); CC BY

Фактически это было проделано в чрезвычайно точных измерениях около 16 лет назад. Исследователи вытянули молекулу ДНК в прямую, словно волос, (ДНК любит сворачиваться) и скрутили ее в новые 4800 оборотов, удерживая концы с помощью оптического пинцета . ДНК сменило свою форму — из старой в новую — как на картинке выше. Затем исследователи смогли рассчитать разницу энергий между двумя формами.

Но теория Криса и Майкла также способна рассчитать эту разность энергий. Они знали энтропию каждой из двух версий этой молекулы ДНК, а энергия просто является продуктом энтропии и температуры. Результат вычислений был точен. Теория оказалсь верна и применима на практике.

ОТ НИЧТОЖНОГО ДО ОГРОМНОГО

Спиральные галактики представляют собой двойные спирали, точно так же, как ДНК — математически говоря, они имеют схожие геометрии.

Новая теория прямо показывает, почему два рукава спиральных галактик симметричны — потому, что инфо-энтропийные поля, как и многие другие поля, порождают силы. Звезды в галактике просто управляются энтропийной силой, которая выстраивает их в пару таких спиралей — для максимизации энтропии.

Но исследователи хотели получить реальные цифры и для такого примера. Поэтому они попытались вычислить массу нашей галактики по своей теории. Мы знаем, насколько тяжелым является Млечный Путь, благодаря скорости движения звёзд у края галактики. Её масса составляет около 1,3 триллиона солнечных масс.

Спиральная галактика с наложенной логарифмической спиралью. Credits: Parker & Jeynes, Scientific Reports 9|10779 CC BY

Странно, но на самом деле это намного больше, чем масса всех видимых звезд в галактике. Чтобы объяснить это несоответствие и объяснить, почему звезды движутся намного быстрее, чем ожидалось, астрономы выдвинули идею «темной материи» или тёмного вещества — невидимой массы, скрывающейся в галактике, увеличивающей её гравитационные силы.

Для расчётов нужно было узнать энтропию галактики. К счастью, физик-математик Роджер Пенроуз показал, что в этой энтропии преобладает ее центральная сверхмассивная черная дыра, объект Стрелец А*.

Мы знаем массу этой черной дыры (4,3 млн. солнечной массы). И что удивительно, когда вы знаете массу черной дыры, можно применить уравнение, которое вычисляет ее энтропию. Оно было открыто известным физиком Стивеном Хокингом. Хокинг также выяснил, как можно рассчитать «температуру» на ее поверхности или на «горизонте событий».

Если вы можете применить понятие «температуры» к горизонту событий черной дыры — там, где нет ничего, что могло бы иметь температуру — почему бы не использовать это же понятие и не посчитать температуру галактики? Используя так называемый «голографический принцип», авторы в своей статье утверждают, что это допустимо. Таким образом, они использовали свои уравнения информационной энтропии для расчета голографической температуры галактики.

Это всё значительно упрощает. Ведь мы уже знаем, что энергия галактики определяется произведением ее энтропии и температуры. А когда мы знаем энергию, мы можем узнать массу благодаря знаменитому уравнению Эйнштейна: E = mc2.

На этот раз результат был не совсем точным, но он был достаточно близок, учитывая что использовалась очень упрощенная модель галактики. Информационно-энтропийная геометрия галактики не только объясняет, как энтропийные силы создают красивую симметричную форму и поддерживают ее, но также учитывает всю массу, которая в ней проявляется.

Это означает, что тёмное вещество в виде объяснения больше не нужно. Согласно модели исследователей, галактическая энтропия порождает такое большое количество дополнительной энергии, что она изменяет наблюдаемую динамику галактики, заставляя звезды на краю двигаться быстрее, чем ожидалось. Это именно то, что должна была объяснить темная материя. Энергия не наблюдается непосредственно как масса, но ее — энергии, не вещества, — присутствие определенно подтверждается астрономическими наблюдениями, объясняющими, почему поиски темного вещества до сих пор не привели к успеху.

Существует много исследований, подтверждающих идею темной материи. Эта же теория предлагает альтернативное объяснение наблюдений и не нуждается в новой, необъяснимой физике. Конечно, требуется более детальная работа, чтобы убедиться, что истинная сложность наблюдений также может быть успешно смоделирована.

Исследователи считают, что «морфогенетическое поле», которое искал Кеплер, действительно существует в том или ином виде. И на самом деле является результатом переплетения информации и энтропии. Кажется, спустя четыре долгих века, идея Кеплера хотя бы стала оправданной с научной точки зрения.

Оригинальный материал.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

18
Войдите, чтобы читать и оставлять комментарии.
Dimka Filippov
Участник

Шикарно… люблю спірні матеріали =]

Scooter Scooter
Участник

Вот, я тоже всегда сомневался в существовании т.н. «тёмного вещества»! Уж очень оно «экзотическое», чтобы быть реальностью 🙂

Роман Дубко
Участник

Тёмная материя была обнаружена не только в описываемом в процессе. Поэтому большинство теории постепенно отпадали. И кстати самый известный это оптический эффект который вызывает Галактика с тёмной материи. Там присутствует дополнительная масса, а не энергия.

Роман Дубко
Участник

Правда это теория не объясняет оптический эффект который присутствует у всех галактик содержащих большое количество тёмной материи

Роман Дубко
Участник

кстати советую вначале википедию….

Мирослав Кашеба
Участник

Якщо не вникати в першоджерела, то складається враження, що Тесля в чомусь таки був правий.

Power Of Idiocy
Участник

А как объяснить гравитационное линзирование от темной материи?

Демьян Неверующий
Участник

а с чего вы взяли что темная материя тут вообще имеет место быть?)

Филипп Олейник
Участник

Вроде научный канал, а такое выкладываете.

Netu Netov
Участник

Ну, заметка о том, как Маск прикололся в твитере, вполне формату канала соответствует.

Arta Abaris
Участник

Это хороший пример того, как физики-теоретики, делающие красивые математические теории, совсем не имеют логического мышления и не понимают, что это значит. А значит это только то, что найден новый метод, как подсчитать всю массу галактик, в том числе и дополнительную «темную». Но это совсем не означает, что материя подменяется каким-то новым полем. И обратите внимание на то, что по логике авторов должно не существовать не только «темной», но и видимой материи, так как данная модель подсчитывает ВСЮ массу галактики. Но если так, то из чего состоит сама галактика вообще? 🙂 Очевидно, что авторы путают следствие с причиной. Они говорят: «галактическая энтропия порождает(!) такое большое количество дополнительной энергии, что она изменяет наблюдаемую динамику галактики». Но ведь энтропия — мера системы, т.е., система(галактика) — первична, а энтропия — только отражение распределения вещества в галактике и тем более уж не производит никакой энергии :). Если было иначе, то математически это выглядело, как е=f(е), а это не имеющее смысла тождество. Если вникнуть еще глубже, то если авторы утверждают, что нет материи, то должны сказать и то, что нет и всех фундаментальных сил, так как… Подробнее »

Pavel Belousov
Участник

Тангенциальные волновые структуры:
https://youtu.be/nj0yCD2XBTk
Всё уже открыто и опубликовано …

Алексей Ганшин
Участник

Офигеть… Обожаю размышления на тему энтропии, хаоса и прядка. Круто, что их можно измерить. Это как раз и есть тот самый порядок в хаосе. Супер! Огромное спасибо за статью!

Sergey Novikov
Участник

идеям глубокой связи между гравитацией и термодинамикой уже около 50 лет бурного развития. в 2009 году голландский струнный теоретик Эрик Верлинде предложил одну из наиболее последовательных и полных теорий энтропийной или эмерджентной гравитации. так что здесь не видно ничего особо нового — непонятен шум, вокруг давно известных идей и давно полученных результатов для объяснения гораздо более широкого спектра известных явлений..

https://en.wikipedia.org/wiki/Entropic_gravity

Показать скрытые комментарии

[скрыть] Последние комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

[X]
Если не получается зайти отсюда, попробуйте по ссылке.