211service.com
Hur Dualitet kunde lösa Dark Matter-dilemmat
Debatten om ljusets vågor eller partikelliknande natur förbrukade fysiker i 300 år efter att Isaac Newton försvarade partiklar och Christian Huygens stödde idén om vågor. Upplösningen, att ljus kan ses som både en våg och en partikel, skulle ha förbluffat dessa fysikens jättar, precis som det gör oss.
Vad som dock inte borde förvåna oss är att andra till synes svårlösta argument kan lösas på liknande sätt.
Men just detta kan ligga i beredskap för den mörka materiens gåta som har förbryllat astrofysiker i nästan 80-talsår, enligt Chiu Man Ho vid Vanderbilt University i Nashville och ett par kompisar,
Problemet är att galaxer roterar så snabbt att materia de innehåller borde flyga ut i rymden. På samma sätt verkar galaxhopar inte innehålla tillräckligt med massa för att binda ihop dem och borde därför flyga isär. Eftersom detta uppenbarligen inte händer, måste någon kraft hålla dessa massor på plats.
Astrofysiker har lagt fram två förklaringar. Den första är att dessa galaxer är fyllda med osynlig massa och denna så kallade mörka materia ger extra gravitation. Den andra är att gravitationen är starkare på dessa intergalaktiska skalor och det gör jobbet av sig självt, en idé som kallas modifierad Newtonsk dynamik eller MOND.
Det går ingen kärlek förlorad mellan förespråkarna för mörk materia och deras MONDiska motsvarigheter: båda säger att den andra har fel och söker igenom universum i jakt på bevis för att fördöma sina motståndare. Ingendera sidan har på ett övertygande sätt krossat den andras argument hittills men alla berörda verkar vara överens om att när den ena segrar kommer den andra att hamna under fötterna.
Men det kanske finns en annan möjlighet: att de båda har rätt.
Det som gör detta möjligt är ett nytt synsätt på gravitation där det är ett framväxande fenomen relaterat till entropi. Vi tittade på detta för några månader sedan här .
Grundtanken är att delar av universum har olika nivåer av entropi och detta skapar en kraft som omfördelar materia på ett sätt som maximerar entropin. Denna kraft är vad vi kallar gravitation.
Hittills har detta tillvägagångssätt antagit ett enkelt universum. Men kosmologer vet att vårt universum inte bara expanderar utan accelererar bort från oss. Vad Chui och co. har gjort är att härleda gravitationen som en framväxande kraft med samma entropiska tillvägagångssätt men den här gången i ett universum som accelererar.
Resultatet är en form av gravitation där parametrar för acceleration och massa delar en märklig sorts dualitet: antingen kan accelerationstermen tänkas vara lika modifierad som i MOND; eller så kan masstermen vara lika modifierad som i teorin om mörk materia.
I själva verket säger Chui och co att mörk materia och MOND är två sidor av samma mynt.
Intressant nog verkar effekten av varje typ av modifiering vara skalberoende. I denna teori fungerar den MONDiska tolkningen på galaktisk skala medan tolkningen av mörk materia fungerar bäst på skalan för galaktiska kluster.
Det är faktiskt så observationsbevisen stämmer ut också. MOND tycks bättre förklara galaxernas verkliga beteende medan mörkermateriens tillvägagångssätt bättre förklarar strukturen hos galaxhopar.
Kan det vara så att båda är manifestationer av samma sak? Bara de modiga eller dumma skulle utesluta det. Och konstigare saker har hänt inom fysiken, vilket Newton och Huygens säkert skulle intyga.
Ref: arxiv.org/abs/1005.3537 : MONDian Dark Matter