Bilim, teorilerle gelmenin ve onları çürütmek için elimizden geleni yapmanın bir hikayesidir. Bu özellikle büyük, kozmolojik bir ölçekte teoriler için geçerlidir, ancak onları çürütmek özellikle zor olabilir.
Bir teoriyi çürütmesi zor bir teorinin en ünlü örneklerinden biri karanlık enerji ve karanlık maddedir. Alanın büyük bölümlerinde, bir şeyin genel görelilikle uğraştığına dair kesin bir kanıt görüyoruz. Ancak kendi güneş sistemimizin ölçeğinde, en azından görebildiğimiz kadarıyla buna dair bir kanıt yok.
Yeni bir makale gönderildi Arxiv NASA’nın Jet Tahrik Laboratuvarı’nda bir fizikçi olan Slava Turyshev’den Preprint Server, bilim adamlarının bu tutarsızlıkla başa çıkabilecekleri bir yol tartışıyor – güneş sistemimizdeki karanlık madde ve enerji kanıtlarını test etme şeklimizle çok, çok seçici.
Makalenin çözmeye çalıştığı temel sorun, kozmolojide gördüğümüz ve kendi güneş sistemimizde gördüğümüz fizik arasındaki “büyük kopukluk” dir. Madde yoğunluğu çok az olan veya hiç olmayan bölgelerde (yani, yerçekimi kuvveti yok), Einstein’ın genel görelilik teorisine uymayan karanlık enerjinin ve modifiye yerçekiminin etkileri en belirgindir. Bununla birlikte, çok fazla maddenin ve dolayısıyla çok fazla yerçekimi olan alanlarda, en azından şu anda gözlemlemek için kullandığımız enstrümanlara bu tutarsızlık tamamen kaybolur.
Gezegenler beklendiği gibi yörüngede. Oraya gönderdiğimiz probların radyo sinyallerinden güneşin etrafındaki uzay -zaman eğrisi, tahminlerle uyumludur. Güneş Sistemi boyunca gönderdiğimiz tüm problar, düzenli genel görelilik ve yerçekimi üzerinde hareket ediyormuş gibi. Hiç farklı bir şey için kanıt yok.
Ancak galaksiler arasındaki daha büyük ölçeklerde kanıtları kaçırmak zor. Evrenin kendisi genişliyor gibi görünüyor ve ne kadar hızlı olduğu konusunda bazı tartışmalar olsa da, şu anda onu tanımlamak için bir şeyin görelilik veya yerçekimi anlayışımızla uğraştığını söylemekten başka bir yolumuz yok.
Fizikçiler bunun bir “tarama” süreci ile ilgisi olabileceğini düşünüyorlar, burada bu tutarsızlığa neden olan her şey, yoğunluk artan alanlarda olduğunda fiziksel özelliklerini değiştirir. “Tarama” modellerinin iki ana kategorisi vardır. Biri, doğanın teorik beşinci kuvvetinin (yerçekimi, elektromanyetizma ve iki nükleer güç dışında), etrafta büyük miktarlarda başka madde olup olmadığı etkisini değiştirdiği bir “bukalemun” modeli olarak bilinir.
Büyük, düşük yoğunluklu alanlarda çok güçlüdür ve şu anda karanlık enerjiye atfettiğimiz etkiye neden olur. Ancak son derece yoğun alanlarda, hala orada olmasına rağmen, modern enstrümanlar için temelde tespit edilemediği bir noktaya kadar olağanüstü zayıftır. Son derece yoğun ortamlarda, güneş gibi, sadece nesnenin etrafındaki “ince bir kabuk” da fark edilebilir olabilir, ancak en azından teoride orada hala tespit edilebilir.
Bu tutarsızlık için alternatif bir model Vainshtein tarama modelidir. Bu durumda, kuvvetin kendisini değiştiren kuvvet yerine, esasen büyük nesneleri çevreleyen yerçekimi tarafından felç edilir, bu da zayıf görünmesini sağlar, ancak kendi fiziksel özelliklerini gerçekten değiştirmez. Bu modelde, beşinci kuvvetin büyük bir nesnenin etkisi dışında normale döndüğü bir vainshtein yarıçapı adı verilen bir fikir var.
Bununla birlikte, güneşimiz için, Vainshtein yarıçapının 400 ışık yılı olduğu tahmin ediliyor, bu yüzden birçok, diğer birçok yıldız içeren bir alan, bu nedenle aslında beşinci kuvvet, galaksinin kenarından bir mesafeye ulaşana kadar tamamen bastırılacaktır.
Bu modellerin her biri, Öklid ve Karanlık Enerji Spektroskopik Enstrüman (DISI) gibi büyük kozmolojik görevler tarafından toplanan veri setlerinde “ipuçları” olacaktır. Bununla birlikte, sadece uzak alanlara ve çok sayıda galaksiye baktıkları için, sadece güneş sistemindeki nesnelerle etkileşime girerken beşinci kuvvetin nasıl değişeceğini kanıtlayamazlardı. Bu, güneş sisteminde belirli bir görev ve daha da önemlisi, bu görevin ne görmesi gerektiği hakkında bir tahmin yapan sahte bir teori gerektirecektir.
Dr. Turyshev’e göre, sahte bir teorinin teorik desteği olmadan, kendi güneş sistemimizde deneyler yapmaya devam etmenin bir anlamı yok – en iyi çabalarımızın genel görelilik alanından hiçbir şey tespit edemediğini kanıtladık. Ancak, teorisyenler test edilebilir hipotezleri güneş sisteminde test edilebilecek büyük kozmolojik araştırmalar tarafından toplanan verilerden tahmin edebilirlerse, bunu yapmak için bir görev tasarlamalıyız.
Kuşkusuz, teoriyi çürütecek kadar hassas enstrüman geliştirebilmemiz bir süre olabilir. Dolayısıyla, henüz yapamıyorsak, bu enstrümanları aşamalı olarak geliştirmek için görevlere odaklanmalıyız. Ancak, aslında inşa edebileceğimiz bir deneyle tahrif edilebilecek kozmolojik araştırmalardan “ipuçlarına” dayanan test edilebilir bir hipotez varsa, o zaman bunu yapmalıyız – ve potansiyel olarak evrenin nasıl çalıştığına dair anlayışımızı temelden değiştirmeliyiz.
