Ciemna (brakująca) materia

Czego brakowało

Duński astronom, Jan Oort, pierwszy zauważył problem „brakującej materii” w 1930 roku. Obserwując dopplerowskie przesunięcie ku czerwieni widma gwiazd blisko płaszczyzny naszej galaktyki, doszedł do wniosku, że jest w stanie policzyć, jak szybko się poruszają. Ponieważ galaktyka nie rozpada się na kawałki, doszedł do wniosku, że wewnątrz niej musi znajdować się wystarczająco dużo materii, żeby centralna siła grawitacyjna mogła powstrzymać gwiazdy przed ucieczką, tak jak Słońce trzyma przy sobie planety. Ale gdy przeprowadzono obliczenia, okazało się, że w galaktyce nie ma wystarczająco dużo masy. Rozbieżność ta nie była mała – galaktyka powinna być przynajmniej dwa razy bardziej masywna, niż suma mas wszystkich jej widocznych elementów. Gdzie się podziała brakująca masa?

Dodatkowo, w latach 1960 zmierzono radialny profil prędkości gwiazd na ich orbitach wokół jądra galaktyki jako funkcję odległości od tego centrum. Okazało się, że z reguły gdy tylko oddalimy się od środka galaktyki, wszystkie gwiazdy poruszają się z tą samą prędkością, niezależnie od odległości od centrum. Zwykle, tak jak się dzieje to w Układzie Słonecznym, im dalszy obiekt, tym wolniej się porusza.

Rys. 1. Typowa prędkość liniowa gwiazd jako funkcja odległości od centrum galaktyki.

Aby zwizualizować problem kosmologów, przypomnijmy trochę dynamiki Netwonowskiej:

• Do zmiany wektora prędkości ciała – zarówno kierunku, jak i wartości – do masy ciała należy przyłożyć siłę. Otrzymane przyśpieszenie jest proporcjonalne od wartości siły, podzielonej przez masę obiektu – f = ma, gdzie f jest przyłożoną siłą, m jest masą ciała a a jego przyśpieszeniem. Zarówno f jak i a to wektory, zmiana prędkości zachodzi w kierunku wektora siły.
• Kiedy olimpijski atleta, zaczynając ciskać młotem, okręca go wokół siebie po obwodzie koła, siła, jaką czuje na swoich ramionach, nosi nazwę siły dośrodkowej. Siła ta jest równa produktowi masy młota, m₁, razy przyśpieszenie dośrodkowe (które w tym przypadku zmienia tylko kierunek, nie wartość, prędkości młota do środka, przez co utrzymuje się on na kursie wokół atlety). Przyspieszenie to jest równe kwadratowi prędkości liniowej młota, v, dzielonej przez promień koła. Zatem siła dośrodkowa potrzebna, by młot podążał na swojej kołowej trasie wokół atlety wynosi: f = m₁ v² / R.
• Newtonowskie prawo grawitacji mówi, że siła pomiędzy dwoma masami jest równa stałej grawitacyjnej pomnożonej przez iloczyn mas oraz podzielonej przez kwadrat odległości pomiędzy nimi: f = G (m₁ × m₂) / R₂.

Rozważmy przykład gwiazdy na obrzeżu galaktyki. Jej odległość od centrum galaktyki wynosi R. Jej masa to m₁, a m₂ to całkowita masa wszystkiego innego wewnątrz koła o promieniu R (ze środkiem w centrum galaktyki). Newtonowska dynamika mówi nam, że możemy obie te masy potraktować jako punktowe. Dla gwiazdy na ustalonej orbicie, niezbędna siła dośrodkowa, m₁v²/ R, musi być równa sile grawitacyjnej, G (m₁×m₂) / R². Połączenie tych dwóch równań daje nam wzór na masę galaktyki:

m₂ = v² R / G

To znaczy, że dla stałej względem R prędkości liniowej, jak na rys. 1, masa m₂ musi rosnąć proporcjonalnie do odległości R. Ale gdy oddalamy się od centrum galaktyki, aż do kilku ostatnich gwiazd na obrzeżach, masa nie rośnie proporcjonalnie. Wydaje się więc, że nie ma szans na to, aby centralne gwiazdy poruszały się tak samo szybko jak te na obrzeżach. Astronomowie wywnioskowali więc, że albo części masy „brakuje” w zewnętrznych obszarach galaktyk, albo gwiazd tam krążących nie obejmuje prawo grawitacji Newtona.

W większej skali również pojawia się problem. W 1933 roku astronom Fritz Zwicky ogłosił, że zmierzył prędkości galaktyk spośród grupy zwanej gromadą Komy, i prędkości te okazały się tak duże, że gromada dawno powinna się rozpaść. Widoczna masa galaktyk tworzących gromadę jest zdecydowanie za mała, aby wytworzyć siłę trzymającą gromadę w kupie. Tak więc nie tylko nasza Droga Mleczna ma niedowagę, lecz również wszystkie galaktyki z gromady Komy.

MACHO, WIMP & MOND

Najpierw, kosmologowie postanowili pozostawić prawo Netwona w spokoju, i zapostulowali istnienie dodatkowej, niewidocznej materii. Najwyraźniej żadnemu nie przyszło do głowy, żeby cofnąć się i przemyśleć podstawowe założenie, że tylko grawitacja maczała w tym palce. Łatwiej było łatać teorię niewidzialnymi bytami (Pamiętacie niewidzialne gnomy w moim ogródku?). Cytując czasopismo „Astronomy” (Sierpień 2001, strona 26):

Co więcej, astronomowie podjęli się długiego zadania nazwania, zdefiniowania i skategoryzowania tego zoo, zwanego ciemną materią. Mamy Masywne, Kompaktowe Obiekty Halo (MACHO), rzeczy podobne do… czarnych dziur, oraz gwiazdy neutronowe, rzekomo zasiedlające zewnętrzne rejony Drogi Mlecznej. Mamy Słabo Oddziałujące Masywne Cząstki (WIMP), które zawierają masę, ale nie oddziałują ze zwykłą materią – barionami jak protony czy neutrony – ponieważ składają się z czegoś zupełnie innego i nieznanego. Ciemna materia posiada dwa smaki – gorący (HDM) i zimny (CDM)…

1. Zimna ciemna materia − przypuszczalnie wystygłe gwiazdy, planety, brązowe karły („nieudane gwiazdy”) etc.
2. Gorąca ciemna materia − postulowana jako szybko przemieszczające się cząstki podróżujące przez wszechświat – neutrina, tachiony etc.

Wszyscy ci astronomowie i fizycy odnoszą swoje teorie ciemnej materii, chociaż nigdy nie położyli na niej ręki. Ale gdzie jest ta cała ciemna materia? Prawda jest taka, ze szukamy jej ponad 30 lat, a wciąż nie ma definitywnego dowodu na to, że WIMP istnieją, a MACHO kiedykolwiek stanowiły 5% całych rezerw ciemnej materii.

Oczywiście druga możliwość, że gwiazdy te nie podlegają prawu Newtona, jest uważana za niemożliwą. Ale dziwaczny pomysł, ze 99% materii we wszechświecie jest niewidoczna, również nastręcza coraz większych problemów. Okazało się, że WIMP i MACHO znalazły się w kategorii cząstek znanych jako Fabrykowane Ad Hoc Wynalazki Ciągle Przywoływane w Celu Utrzymania Teorii Nie-do-utrzymania(FAIRIE DUST). Nawet taki dostojny autorytet, jak kosmolog Uniwersytetu w Princeton, Jim Peebles,cytowany był, jak mówił:

To zawstydzające, że dominująca we wszechświecie forma materii jest hipotetyczna…

Druga alternatywa, radykalna jako taka, została wybrana przez niektórych astrofizyków i nazwana MOdyfikacja Dynamiki Newtona (MOND). Paradygmat ten, polegający na zmianie Newtonowskiego prawa grawitacji- ponieważ nie wydawało się ono poprawne dla rozrzedzonych rejonów zewnętrznych naszej galaktyki – po raz pierwszy zaproponował w 1983 roku astrofizyk Mordehai Milgrom na Instytucie Nauki Weizman w Izraelu. Ostatnio słyszy się więcej o publikacjach astronoma Stacy McGaugh z Uniwersytetu Maryland. Sam Milgrom powiedział niedawno (Czy ciemna materia naprawdę istnieje? Scientific American, Sierpień 2002, strony 42-52): Jakkolwiek ludzie słusznie są sceptyczni wobec MOND, dopóki nie nadejdą definitywne dowody na korzyść ciemnej materii lub którejś z jej alternatyw, powinniśmy trzymać umysły otwarte. O jakich alternatywach mówił?

Niektórzy astrofizycy uchwycili się wiadomości, że neutrino, przemierzające kosmos, ma masę. To powinna być, mówią, brakująca materia. Ale owa brakująca masa nie jest brakująca równomiernie we wszechświecie – a jedynie w konkretnych, specyficznych miejscach (jak zewnętrzne rejony galaktyk). Neutrina są rozłożone równomiernie. Ostatnie wyjaśnienie również zawiodło.

Dylemat polegający na fakcie, że prawo grawitacji Newtona nie daje poprawnych rezultatów w większości przypadków rozważanych rotacji galaktyk, może być rozwiązany jedynie przez dopuszczenie, że prawo grawitacji nie nadaje się do opisywania takich rzeczy. Galaktyki nie trzymają się razem dzięki grawitacji. Są one formowane, sterowane i stabilizowane jako dynamiczny efekt elektromagnetyzmu.

Prawdziwe wyjaśnienie:

Dynamiczne siły elektromagnetyczne w kosmicznej plazmie

99% wszechświata złożone jest z cieniutkich chmur jonów i elektronów zwanych elektryczną plazmą. Plazma opisana jest przez prawa elektryki sformułowane przez Jamesa Clerka Maxwella i Oliviera Heasivida w późnych latach 1800.Dodatkowe prawo Hendrika Lorentza wyjaśnia tajemnicze prędkości gwiezdne opisane powyżej.

∂/∂t (mv) = q(E + v × B)

To prawo mówi nam, że kierunek ruchu cząstki naładowanej można zmienić zarówno polem elektrycznym, jak i magnetycznym. Weźmy za przykład proton. Siła elektrostatyczna pomiędzy dwoma protonami jest o 3 rzędów wielkości większa niż grawitacyjna, wynikająca z prawa Newtona. Nie oznacza to, że prawo Newtona jest błędne. Oznacza to po prostu, że głęboki kosmos przepełniony jest siłami dynamiki elektromagnetycznej Maxwella-Lorentza.

Proszę zauważyć, że w równaniu w poprzednim paragrafie,zmiana pędu cząstki naładowanej jest proporcjonalna do natężenia pola magnetycznego B, przez które cząstka się porusza. Siła pola magnetycznego, wytworzonego przez prąd elektryczny (np kosmicznych rozmiarów prąd Birkelanda), maleje odwrotnie proporcjonalnie do pierwszej potęgi odległości do prądu. Zarówno oddziaływania elektrostatyczne, jak i grawitacyjne, słabną odwrotnie proporcjonalnie do drugiej potęgi odległości. Różnica w rozkładzie przestrzennym sił elektromagnetycznych do grawitacyjnych może być głównym powodem niewytłumaczalnych profilów prędkości gwiazd w galaktykach.

Inżynier elektryk, Dr Anthony L. Peratt, używając równań Maxwella i Lorentza, wykazał, że naładowane cząstki, w takiej formie, w jakiej tworzą międzygalaktyczną plazmę, ewoluują pod wpływem sił elektromagnetycznych w kształty bardzo podobne do galaktyk. Rezultaty symulacji pasowały dokładnie do obserwowanych prędkości w galaktykach. Nie potrzeba żadnej brakującej materii – a Newton może pozostać spokojny w swoim grobie. Siła elektromagnetyczna jest wiele rzędów wielkości silniejsza od grawitacji i rozprowadza się szerzej w przestrzeni. Ale obecna astronomia odmawia zauważenia jakiejkolwiek innej siły, poza grawitacją. Ten błąd jest przyczyną ich mistyfikacji.

(…)

W roku 1986, laureat nagrody Nobla Hannes Alfvén, zapostulował zarówno model elektrycznych galaktyk, jak i model elektrycznego Słońca. Fizyk Wall Thornhill wykazał niedawno, że obwód Alfvéna to tak naprawdę przeskalowana w górę wersja sławnego silnika homopolarnego, który napędza wato-godzino-mierze w naszych domach. Proste zastosowanie siły Lorentza daje siłę rotacyjną. Wyjaśnia to nie tylko tajemnicze prędkości liniowe gwiazd w galaktykach, lecz (po przeskalowaniu w dół) obserwowaną szybszą rotację Słońca na równiku niż na większych szerokościach.

Jak na razie, astronomowie i kosmologowie nie wzięli poważnie pod uwagę jakiegokolwiek elektrycznego wyjaśnienia którejś z powyższych obserwacji. To zagadkowe, gdyż prawa rządzące elektryką znane są od dekad. Od dawna stosuje się je w rozwiązywaniu problemów z plazmą w laboratoriach na Ziemi oraz posłużyły do skonstruowania wielu użytecznych urządzeń, jak obróbka łukiem elektrycznym, akceleratory cząstek etc. Poprawne, proste rozwiązanie tajemnic rotacji galaktyk leży w dynamice elektromagnetycznej plazmy – nie w wynajdowaniu dziwacznych, wyobrażeniowych bytów jak WIMPy, MACHO czy psuciu całkowicie poprawnego prawa fizycznego, jak proponuje to MOND.

Konkluzje

Obecnymi dniami astronomowie i kosmologowie są zapędzeni w kosi róg przez bardzo bolesny dylemat. Jest on spowodowany faktem, że prawo grawitacji Newtona nie daje poprawnych rezultatów co do rotacji w przypadku większości galaktyk. Brakująca materia ma zbalansować równanie poprzez zwiększenie jednej ze zmiennych. Druga propozycja polega na zmianie równania jako takiego (jeśli przegrywasz grę, zmień zasady).

Ale ostatecznym rozwiązaniem jest po prostu przyjęcie do wiadomości, że prawo Newtona nie nadaje się do opisu takich przypadków. Za to prawa Maxwella – owszem! Dlaczego astronomowie uparli się szukać rozwiązań we wszelkich możliwych kierunkach, poza właściwym?

Następny

Strona główna

Przetłumaczono z http://electric-cosmos.org/darkmatter.html