Історія науки. Від милиць древності до сучасності.

Концепція темної матерії та темної енергії дивна штука.

Ми буквально мали теорію(Ньютонівська механіка+ релятивізм Ейнштейна, для урахування затримок розповсюдження світла та гравітації), яка норм працювала при описі руху всього у Сонячній системі. Теорія була ок, ми завдяки їй у космос відправляли апарати і досить точно розраховували їх орбіти з мінімальними корекціями на десятки років. Але потім ми рішили виміряти швидкість обертання зірок у галактиках і побачили, що наша теорія розходиться з практикою в п’ять разів. І загалом наша теорія розходилася з тим, як галактики себе поводять.

І замість того аби сказати, що теорія не вірна, ми взяли та просто у формули додали костиль. І сказали, що насправді матерії у Всесвіті в шість разів більше ніж ми думали, бо інакше формула не працює. І п’ять шостих цієї матерії це якась невідома матерія, яку ми бачимо тільки у гравітаційній взаємодії. І ця матерія веде себе не так, як звичайна матерія, тому живе не тільки у центрі галактик і поряд з екліптикою, як зірки та планетні системи. А і поряд з галактиками, у вигляді гало. А може бути і просто гало темної матерії без звичайної. І так само, для того аби пояснити прискорене розширення Всесвіту, ми ще темну енергію додали. І тепер в балансі маси+енергії Всесвіту звичайна матерія(все що ми бачимо) складає приблизно лише 5%, темна матерія 25%, а темна енергія 70%.

Насправді все не так просто, і концепція темної матерії пояснює багато що, а не просто ламає нам формули. Наприклад саме темна матерія пояснює випадки, коли маса скупчень галактик під час зіткнення галактик відділилась від гало темної матерії тих галактик. І тепер буквально в деяких випадках ми можемо бачити слабке гравітаційне лінзування у пустоті. А це значить, що там є якась маса і відповідно матерія. Якась. І цю масу неможливо(або принаймні дуже складно в межах поточних теорій) пояснити чимось окрім саме якоїсь темної матерії, чим би вона не була. Це не може бути велика кількість карликових не яскравих зірок, бо чого б яскраві та темні зірки розлетілись окремо під час зіткнення галактик. Не дуже виходить таке пояснити і через дію якоїсь відомої нам матерії (звичайних нейтрино, надлишкового холодного водню, або надлишкових чорних дір різного розміру і т.д.). Бо нема пояснення чому вона б себе так повела або в деяких випадках такі пояснення протирічать тому, що ми бачимо у Всесвіті.

Навіть МОНД-теорія, теорія про те що гравітація на великих відстанях працює якось інакше, добре пояснює лише обертання галактик, але погано пояснює слабке лінзування і дуже погано працює в поясненнях, чому Всесвіт виглядає так, як виглядає. І ще багато де працює не дуже.

Тим не менш темна матерія це очевидний костиль. Темна енергія менш очевидний, але також костиль.

Чи є костилі прийнятними для науки?

Насправді є, і про це нас вчить історія науки.

Історія науки це історія помилок.

Прогрес в науці завжди породжувався тим, що люди створювали модель світу, а потім на практиці розуміли, що модель не працює. Прикладів багато.

Наприклад «ретроградний Меркурій». Це зараз воно про астрологію. А колись було про саму передову астрономію. У 2 столітті нашої ери астроном Клавдій Птолемей написав видатну книгу «Альгамест». Ця книга на сотні років стала основою всієї світової астрономії і науково намагалася постулювати ГЕОцентричну систему. Тобто ту, в якій Земля є центром Всесвіту і все у Всесвіті обертається навколо Землі.

Ця модель була передовою для свого часу, але у цій моделі була проблема. Якщо Земля знаходиться по центру і всі планети обертаються навколо неї, то на небі планети повинні рухатися в одному напрямку. По колу. Проблема була в тому, що насправді планети так не рухались, і це дуже легко було помітити під час точних(ну на той момент) оглядів неба. Рухалися планети на небі не тільки по колу в один бік, а іноді і у протилежний бік. Так званий ретроградний рух.

Виглядає це десь отак.

Чому так зрозуміти дуже легко. Ну нам. Справа в тому, що насправді Меркурій не обертається навколо Землі, а обертається навколо Сонця. Як і Земля. І так як швидкості обертання Меркурія та Землі не співпадають, то іноді стається так, що Меркурій обганяє Землю і під час спостереження с Землі здається, що Меркурій починає рухатися на небі назад.

Але Птолемей не міг знати про те, що Земля не центр Всесвіту. Тому Птолемей сказав, що Меркурій, і всі планети, мають більше ніж один рух. Є великий рух в один бік по колу навколо Землі – це деферент. А є ще малі рухи планет по колу навколо пустоти, їх власні – і це він назвав епіцикл. І іноді власні рухи народжують зворотні рухи планет на небі. Більш того Птолемей кожну планету підвисив на власну кристалічну сферу(яка обертається по деференту) на небі і всі ці сфери оберталися. І самі планети на сферах оберталися навколо якогось центру(це епіцикл), чим і пояснювався ретроградний рух планет. У Птолемея була ще одна проблема. Всі науковці древності – ідеалісти. Ідеальна фігура це коло. Тому планети, як елементи небесної ідеальної механіки могли у Птолемея рухатися лише по колу. А не по еліпсу, як насправді.

Модель Птолемея, через всі вказані проблеми працювала, але не дуже, бо планети не рухались по колам навколо Землі. І тому за сотні років до ідеалістичної моделі Птолемея, додавали все більше і більше вкладених епіциклів, щоб пояснити рух планет під час спостереження. Якщо Птолемей мав один деферент і один епіцикл на кожну планету(і модель корекції через математичну ідею екванту), то наступним астрономам вже доводилось вводити додаткові епіцикли. Вони назвали їх епіепіцикли. Араби та європейці, до появи геліоцентричної моделі Коперника, змушені були додавати до п’яти вкладених епіциклів на кожний епіцикл(модель Браге для Венери). Відповідно астрономія до моменту появи Коперника, за для того аби пояснити фактичні спостерігання, оперували системою в якій було до 80 кіл для всіх відомих планет.

Ця система вже не була ані ідеалістичної, ані простою.

Виглядала десь отак. Для однієї планети.

Чим точніше ставали спостереження за небом, тим більше було зрозуміло, що система Птолемея не працює. І тут прийшов Коперник і сказав, що досить малювати кола всередині кіл, давайте просто уявимо, що Земля і всі планети обертаються навколо Сонця. А Місяць все ж навколо Землі обертається. А ще Земля обертається навколо власної осі, і тому є зміна дня та ночі. І астрономія знову стала простою. Ну як простою. Навіть Коперник був ідеалістом, і тому і він вважав, що планети обертаються по колам, а не по еліпсам. І тому епіцикли були і у Коперника, заради того аби підігнати ідеалістичну модель кіл під реальні еліптичні орбіти.

Але старт вже дали, тому між Птолемеєм та Коперником пройшло тисяча років, а між Коперником та Кеплером вже кілька десятків років(1543 та 1609). І Кеплер вже сказав, що обертаються небесні тіла не по колах, і навіть епіцикли не потрібні.

Стапе, скажете ви. Це як раз приклад, що віра у непрацюючі теорії то погано. Тисячу років людство тягнуло непрацюючу теорію, замість того аби відкинути її та знайти нову. Ви скажете, що це як раз приклад того, що не треба тягнути, треба відкидати те, що не працює, і створювати нове. Так?

Ну не все так просто.

По-перше, те що теорія Птолемея не працює в його базовій версії стало зрозуміло дуже після. Бо точні дослідження неба потребували розвитку оптичних приладів, древнього матеріаловедення для виготовлення тієї оптики, і складної для тих часів математики. А також тривалих досліджень. Якщо б треба було просто вести календар, то наука би виродилася. А тут треба було дуже точно досліджувати небо, бо візир не дуже волів платити за фундаментальні астрономічні дослідження, а от за астрологічний проноз коли точно помре султан платив. По-друге, на тому етапі розвитку Птолемея вистачало для будь-яких практичних потреб від календаря до навігації. По-трете, всі ці витрати призвели до розвитку досліджень неба і заклали підвалини для розвитку алгебри та тригонометрії, теорії оптики і багато чого ще. Бо модель працювала не дуже і треба було уточнювати її раз за разом. А тіпи, які могли тримати у голові модель з п’ятьма вкладеними епіциклами, вони не дуже практичні люде, і у древньому світі без підтримки політиків би померли у рабстві. Тому, насправді, модель Птолемея саме що поступовим ускладненням цієї моделі за допомогою навчених тіпів і призвела, в результаті ускладнення та все більш точних досліджень, до рішення цю модель замінити на іншу. Просто їй потрібно було тисяча років, щоб стати аж настільки складною. Але дуже довго ця модель була простою і норм працювала.

Тим не менш питання фізичного виживання тіпів, які могли рухати науку уперед, було дуже важливим і дуже проблемним. Це сучасні вчені живуть майже у раю. А тодішні повинні були якось вигрібати.

Буквальний приклад, як важко було бути астрономом у древності. Після занепаду античної науки, прогрес підхопили араби. Автор видатного труда «Книга оптики», на якому побудована вся європейська астрономія, Ібн аль-Хайсам (Альхазен) був у своїй рідній Басрі візиром. Але займатися державною службою йому було не цікаво. І він став науковцем. Видатним. Бо насправді науковий метод першим впровадив саме Альхазен. За 500 років до Бекона, Декарта та Галілея. Альхазен став настільки видатним, що його покликав до себе з Іраку халіф Єгипту. До якого дійшли чутки, що Альхазен придумав, як регулювати воду в Нилі. Дуже практичне питання для халіфу Єгипту. Альхазен дійсно це придумав. Бо він придумав регульовану греблю. Як науковець, тобто суто в голові. Коли Альхазена привезли до Єгипту, видатний вчений дуже швидко зрозумів, що технологій, щоб побудувати греблю на Нилі в 11 столітті нема. І не буде ще довго. Греблю на Нилі в Асуані побудують через тисяч років.

 Халіф миттєво наказав арештувати Альхазена і забрати в нього все що є. Альхазену довелося симулювати божевілля до самої смерті халіфа, а вже його наступники Альхазену все повернули. Бо всі інші поважні люде, окрім халіфа, Альхазена дуже поважали та любили. І намагалися берегти його від халіфа. Під час симуляції свою видатну книгу Альхазен і написав. А також ще багато книг.

Наприклад, робота Альхазена про визначення азимуту кібли, у кожній арабській країні була відома. Кібла це напрямок на Мекку. Окрім практичних речей, Альхазен постулював обмеженість швидкості світла, пояснив природу нашого бінокулярного зору, розрахував товщину атмосфери планети і багато що ще. Досліди та роздуми Альхазена дуже прості та дуже красиві. Звісно, багато чого Альхазену не підкорилося, бо знову ж такі ідеалізм. П’ятий постулат Євкліда не дався(треба було уявити, що геометрій може бути і багато, але заважав ідеалізм), як і проблема подвоєння куба(натуральні числа дані Всесвітом, одне яблуко, два яблука. А от ірраціональний корінь третьої степені двійки то вже надбання обмеженого людського розуму). Тим не менш завдяки протоалгебраїчним побудовам приблизне значення кубічного кореню з двійки він знайшов. Костилем обійшовся, бо зрозумів, що чисто на Евкліді не затягнути.

А ще Альхазен дуже красиво спростував теорії Птолемея та Євкліда про те, що наші очі випускають промені, які як би обмацують предмети і тому ми ці предмети бачимо. Складна та дивна теорія, і от Альхазен довів, що насправді предмети відбивають(хоча він скоріше вважав, що випромінюють) промені, які потрапляють у наше око. Просто та красиво. Взагалі Альхазен зламав та розвіяв багато стародавніх упереджень. Саме він першим довів, що Місяць не випромінює сам по собі, а відбиває світло Сонця.

Просте то завжди красиве.

І навіть сучасні науковці є ідеалістами, і вважають, що система повинна бути простою і красивою за для того аби бути робочою. Якщо система не проста і не красива, то це мабуть не система.

Так ми, наприклад, здогадалися про існування кварків всередині часток. Кварки саме що придумали. Бо спочатку все було просто і красиво. Ми подивились на атоми на початку 20 сторіччя і вирішили, що атоми складаються з протонів і нейтронів у ядрі атома, і електронів, які обертаються по орбітах навколо ядра. Як планети навколо Сонця. Просто, логічно і красиво. Велике та мале однакове. Три фундаментальні частинки – протон з зарядом +1, нейтральний нейтрон(його правда відкрили пізніше) і електрон з зарядом -1. Просто і красиво, +1 та -1 разом дають нейтральний атом. І все що ми бачимо у світі складається з цих фундаментальних часток. Є ще світло, але то інша єпархія, і чорт з нею, частинки вони там, чи хвилі. До матерії воно не відноситься.

Наприкінці 40х років фундаментальних часток вже стало десять. І стало зрозуміло, що електрон не може обертатися навколо ядра атома, бо він повинен був би випромінювати, втрачати енергію та, як результат, впасти на ядро. У п’ятдесяті фундаментальних часток стало вже тридцять. Але у стрій ставали прискорювачі часток і тут Всесвіт, для вчених, просто вибухнув фундаментальними частинками. Це назвали «зоопарком часток». К 1964 року фундаментальних і не дуже часток вже стало за сотню. Почали закінчуватися букви грецького алфавіту. Система перестала бути простою, та перестала бути красивою.

І тут прийшли Маррей Ґелл-Манн і незалежно Джордж Цвейґ і сказали, що пацани і дівчата, давайте закінчувати цей зоопарк. Якщо фундаментальних часток за сотню, то мабуть вони не фундаментальні. Ось вам математична абстракція(костиль), яка дозволяє скоротити кількість часток з яких складається матерія, до трьох(і їх трьох античасток, загалом шість). Назвемо ці частинки кварками, або тузами(aces). Прижилися кварки. Ґелл-ман і Цвейг дуже докладно описали, як з цих трьох фундаментальних частинок складається більша частина всіх інших відомих часток. І ця теорія була проста і дуже красива, і більш того до неї незалежно прийшли дві групи вчених.

Чому всі(і навіть деякі автори) вважали спочатку, що це абстракція? Тому що ці частинки повинні були мати нецілий електричний заряд. Якщо протон має заряд +1, то три частинки яких він складається, можуть дати +1 тільки у випадку, якщо їх заряд не цілий(наприклад 2/3+2/3-1/3). Що це значить у практичному сенсі тоді сказати не міг ніхто(і зараз не дуже може, формули симетрії там ламають обличчя надійно). В чому проблема нецілих електричних зарядів? Бо елементарний(одиничний) заряд це електрон, він точно неділимий і нова теорія електрон подрібнювати не бажала. Тобто не казала, що електрон складається з кварків. А ще згідно з цією теорією окремий кварк ми взагалі не можемо вловити при наявних енергіях і не зможемо майже ніколи, тому підтвердити нашу теорію неможливо. Кєк.

Але треба ж було тільки почати. Звісно побачити окремий кварк ми не можемо, заважає породжуваний сильною взаємодією конфаймент. Якщо ми почнемо розводити за допомогою додаткової енергії два кварки, наприклад, всередині якогось мезону, то сильна взаємодія(в даному випадку протидія) почне зростати настільки, що енергія, яку ми змушені будемо передати цьому мезону, породить нову пару кварків. І ми замість двох окремих кварків отримаємо, чотири але попарно у двох окремих мезонах. І тому окремі кварки ми побачити не можемо. Тільки мезони і все інше, що складається з кварків. Сильна взаємодія не відпускає.

Тут вчені сказали окей. Якщо щось у середині протону має заряд і протон не монолітний, то давайте стріляти електронами у протони. І ті електрони які влетять у протон, будуть вести себе по різному, в залежності від того чи є протон монолітним, чи складається з заряджених частинок всередині. Бо заряджені електрони будуть відхилятися від частинок всередині протону якось ось так. Вся сучасна фізика це ідея про те, що давайте вріжемося на фурі з памперсами у іншу фуру з памперсами, і по траєкторії розльоту цих памперсів зрозуміємо, які з памперсів оригінальні, а які китайська підробка. Бо китайська підробка згідно з нашими моделями повинна бути легша і летіти буде якось ось так. Загалом поки що вдається.

Ну і вирішили тоді стріляти електронами в протони. Постріляли. Виявилось, що всередині протона такі є частинки, які мають заряд. І схоже що цей заряд саме не цілий. На це знадобилося всього чотири роки від публікації роботи про кварки. Просто прискорювач вже побудували, хоча і не саме для цього.

Так виявилося, що суто абстрактний математичний костиль, який ввели, аби пояснити зоопарк частинок, виявився реальністю. Зараз ніхто в мейнстрімі вже не сумнівається в існуванні кварків, хоча з поясненням сильної взаємодії все дуже і дуже непросто. І тепер для нас кварк-глюонне море(або піна), з якого і складаються частки, виглядає навіть гірше за зоопарк часток. Ми от зараз вважаємо що 95% маси протону складає енергія взаємодії зоопарку віртуальних часток всередині протона, і що це означає на практиці я вам пояснити не зможу ніяк. І ніхто не зможе, без спрощень, які повністю знищують пояснення. Тільки формули, а формули у популярній літературі харам.

Потім до трьох основних кварків додали ще три(і відповідно їх антічастинки). Загалом вийшло 6, тобто 12. Разом з бозонами вийшло створити Стандартну модель. Все одно просто та красиво. Було. Ну точніше майже було, бо гравітацію прийшлося викинути, бо пам’ятаємо, що квантову гравітацію ми ще не вивели. І не факт, що виведемо. А також по мірі розвитку астрономії стало зрозуміло, що Стандартна модель, з відкинутою гравітацією, потребує темної матерії та навіть енергії. І з чого та матерія та енергія складається у межах Стандартної моделі не дуже зрозуміло. Можливо, що темна матерія не дуже і складається з фундаментальних часток Стандартної моделі, а тієї матерії у Всесвіті більше у п’ять разів за звичайну, яку описує Стандартна модель. Корочі, знову було просто та красиво, а потім стали потрібні епіцикли сучасності, бо зірки у галактиках рухаються якось не так. Чому хз, просто темна матерія якась є. І темна енергія. І їх потрібно ось стільки, щоб формули сходилися.

І тут звісно будь-яка нормальна людина скаже та ну нахєр. Це ж нахлобучілово. Просто ваша наука не працює і тепер ви вигадуєте якусь чортівню, щоб формули сходилися. Це ж просто милиці, і вони стопудово вийдуть неправильні, як епіцикли Птолемея, давайте або туди, або сюди.

Як я вже казав, ми створюємо модель. Якщо щось не працює в моделі чи ми не розуміємо, як воно працює, ми створюємо милиці. Епіцикли або темну матерію там, чи інфляцію, чи багатосвітову інтерпретацію квантмеху. Пофіг взагалі, як називається епіцикл сучасності, принцип завжди один і той самий.

Чому ми взагалі повинні вірити у якусь темну матерію, якщо зрозуміло що це просто милиця?

Відповідати буде Макс Планк. Один з тих людей, які подарували нам квантмех. Причому Планк спочатку сам цього не зрозумів і ДУЖЕ ДОВГО намагався це спростувати. Саме тому, що він свідомо вставив милицю, а потім вийшло, що це не милиця, це нова(на той час) фізика.

Тобто Макс Планк це випадок, коли милиці вводять свідомо, розуміючи, що це милиця. Просто для того аби формула сходилася.

Наприкінці 1800 років постала проблема, які назвали «ультрафіолетовою катастрофою». То взагалі були чудові роки. Самого Планка у той час його науковий керівник відговорював займатися теоретичною фізикою, бо все вже відомо і ця наука померла, бо більше не потрібна. Так пара питань залишилась, ну зараз їх вирішать і все – кінцева розвитку фізики як фундаментальної науки. Ага. В кінці 1800.

У той час всі вже зрозуміли, що є залежність між температурою матерії та електромагнітним випроміненням нагрітої матерії. І теорія Релея-Джинса, побудована на електродинаміці Максвела, робила передбачення, що чим коротша довжина хвилі — тим більше енергії випромінюється. Точніше тоді вважалося, що енергія випромінення зростає з квадратом частоти. Частота для світла є зворотною до довжині хвилі. Чим коротша хвиля, тим більша частота. Тому гарячі тіла, наприклад Сонце, за законами тодішньої фізики повинні були в лише ультрафіолеті випромінювати так, щоб все б на Землі згоріло вщент. Чого ми не бачили, бо не дуже і горіли.

Та і загалом досліди показували, що в ультрафіолеті відбувається провал у випроміненні. Ну відносно очікуваного квадратичного зростання. А крім того за цією теорію повне випромінення кожного нагрітого тіла на всіх частотах повинно було дорівнювати безкінечності.

Багато людей кажуть, що Планк у своєму житті провів всього один експеримент і той на початку кар’єри. Ну безпосередньо. Тобто він чистий теоретик. Він завжди спирався на експерименти інших вчених.

Планк намагався створити формулу, яка б пояснювала експерименти інших вчених з випроміненням. Сонце досліджувати не треба, є і простіші експерименти, на той момент колайдери будувати було непотрібно. Один раз до Планка вночі прийшов Генріх Рубенс і розповів про результати власних експериментів. І Планк тоді тупо вирішив власну формулу підігнати. Але просте численне та розмірне шахрайство не спрацювало. Не виходило ніяк.

Навіть введення сталої Планка тупо зі стелі(зараз одна з фундаментальних констант) не допомогло. І ця стала як раз була шахрайством з розмірністю. Причому Планк цю сталу тупо розраховував так, щоб його формула зходилася з результатами. Дуже, до речі, точно вирахував.

І тоді Планк, буквально, «від відчаю»(цитата з листа - Akt der Verzweiflung), сказав, що нема ніякої класичної фізики, якщо ми бажаємо щоб формула сходилася з результатами. Корочі, якщо Планк правий і формула сходиться, то треба послати нафіг класичну статистику і відповідно Больцмана, але то таке. Насправді Больцмана Планк не спростовував, але для нього, як для чистого теоретика, це було прям трагічно. Головне що у Планка також Максвел йшов лісом. Думаєте чому це відчай для Планка? Бо сказати, що Максвел йде лісом у 1900 році, це як сказати зараз що Гокінг, Пенроуз та Керр разом з Торном йдуть лісом прихопивши Великий Адронний Колайдер та квантові комп’ютери. І всі наші уяви про Всесвіт також. Не те щоб було просто для пацана який оперував виключно теоріями та математикою. І який першу посаду професора отримав завдяки порішалову татка.

Все що потрібно було Планку це ЗРОЗУМІТИ те, що його милиця, яку він вивів з чужих експериментів, є новою фізикою. А він просто сказав, що випромінення не є безперервним та плавним, а є… квантовим. В смислі йде порціями за порядком, тобто квантами. І випромінення це повинно бути з певною енергією, тільки з цілим числом квантів. Про всі поточні проблеми квантмеху він навіть не думав, його лякала у власній милиці лише це твердження. Бо зрозумілий йому світ зникав, і зникав повністю, бо уявити собі квантову механіку з усіма її парадоксами тоді ніхто не міг. Тим не менш світ Максвела зникав у Планка дуже впорядковано з результатами експериментів, і його теорія від початку мала дуже велику прогностичність та спрощувала все.

Планк дуже довго не вірив у власну теорію, хоча і презентував її у 1900 році. Він дуже довго вважав, що це просто математичне шахрайство. Просто хитрість. Абстракція. Просто виведена вручну латка для формули.

У 1905 році Ейнштейн бере сталу Планка та його логіку і використовує її у своїй теорії фотоефекту. За цю теорію він отримає Нобеля. За теорію відносності ні.

У 1913 році Бор використовує логіку Планка у своїй моделі атома. Це революція на декілька десятків років.

У 1925-26 роках на базисах Планка Шрьодінгер та Гайзенберг створюють матричну та хвильову динаміку. Це вже прямо народження справжнього квантмеху. В цій революції ми живемо до сих пір. Починається суперечка між Ейнштейном та Борном і народжується відома цитата «Бог не грає у кості».

І весь цей час Планк титанічними зусиллями намагається якось примирити класичну фізику і свої формули. Бо ну Максвел жиж. Роками. Витрачає купу часу і фактично відвалюється від нового напрямку у фізиці. Бонусом йдуть особисті та політичні проблеми, які Планк не вивозив. Так чисто, якщо ви не знали, син Планка був розстріляний гестапо за участь у заколоті Штауффенберга. Непрості були часи, а відпітляти Планк не бажав, бо був патріотом Німеччини, і навіть з нацистами співпрацював аби зберігати німецький науковий потенціал. Ну або просто німецьких вчених, тут як подивитися.

Планк прямо підтримував Енштейна завжди, через повну аргументованість викладок Ейнштейна. Навіть перед гестапо і попри нацистську пропаганду. Але з автобіографії Планка можна дізнатися, що лише у той момент коли квантмех став фактично мейнстрімом, він погоджується з тим, що його милиця, це не милиця. Це дуже сміливе та проривне рішення. Що він подарував світу нову фізику. Він подарував світу ідею квантмеху і без його ідеї наука, ще довго би якось намагалася примирити безперервний ідеалістичний світ з реальними вже квантовими експериментами.

Якщо ви вважаєте себе рівним Максу Планку, то ви можете сказати, що люди здатні розрізнити прорив від подгону формули. От Планк не зміг зрозуміти. І повірити не міг, що його костиль це не костиль. Роками.

Темна матерія то без сумнівів костиль. Бо формула не сходиться і от туди треба щось додати. Може це нова фізика, ми тільки зрозуміти не можемо яка. Бо то раніше треба було нагріти тіло та випромінення проміряти. А потім вночі до Макса Планка заїхати. А тепер треба як не колайдер, так гравітаційний детектор кілометрових розмірів. І потім роками розбирати результати експериментів, бо ШІ весь поїхав у сторону ЛЛМ, а нейромережу для розбору результатів фундаментальних експериментів ніхто не натренував(роботи в цьому напрямку йдуть).

А може темна матерія це черговий епіцикл і треба відкинути все що є, і подумати з іншої сторони. І думають насправді.

Основний конкурент темної матерії це так звана МОНД-теорія (Modified Newtonian Dynamics). Запропонували її у 1983 році. Це ідея про те, що Ньютон не все у своїй формулі врахував. Що гравітація на великих відстанях та малих прискореннях спадає не так, як у формулі Ньютона, а інакше. Інакше розрахували методом костиля, там щоб криві обертань галактик сходились.

Ця теорія проста та красива, але тільки якщо ми пояснюємо обертання галактик. Якщо для галактик то все прям чітко, працює краще за темну матерію, бо підгоняли жиж. Але проблема у МОНД в тому, що як Ньютон не пояснював чому гравітація саме так працює, так і МОНД не пояснює. Просто так і все тут. Будь-які спроби втиснути МОНД у моделі які пояснюють взаємодію галактик між собою або розвиток та формування Всесвіту призводить до того, що моделі дають результат, який дуже відрізняється від того, що ми бачимо. Щоб МОНД працював за межами галактик, все одно доводиться вводити аналоги темної матерії. Не може пояснити МОНД і слабке лінзування. Тим не менш це непогана альтернатива і її досліджують.

Темна матерія натомість пояснює набагато більше проблем. Має моделі, які дають в результаті зрозумілий вигляд Всесвіту. Проблема в тому, що ми навіть близько не уявляємо чим темна матерія може бути. Ну тобто з чого складається.

Є ідея про масивні частинки, вімпи, з яких та матерія може складатися. Але ми досі так і не змогли їх знайти. Хоча шукали десятки років. Є ідея протилежна, про дуже і дуже легкі частинки, аксіони, їх також шукають. І також не можуть знайти. Є ідея про стерильні нейтрино, ще один тип нейтрино, якій одночасно багато чого може пояснити про «парадокс нейтрино».

Так, з нейтрино в Стандартної моделі також є проблема, бо загалом то нейтрино не повинні мати масу згідно зі Стандартною моделлю. Пояснення чому так, я дам в окремій статті, тоді коли зрозумію, як пояснити вам про частинки Майорани, і чим вони відрізняються від частинок Дірака, без кілограмів формул і без слова спін.

Але нейтрино мають масу скоріш за все, хоча і дуже малу. Це створює додаткову проблему, бо за механізмом Гігса ця маса повинна бути більшою(не менйстрим) або її не повинно бути взагалі(менйстрим). І можливо нейтрино мають якийсь інший механізм отримання маси, або для нейтрино Гігс працює якось інакше. І багато з цих проблем може пояснити існування стерильного нейтрино, який не бере участі, на відміну від всіх інших нейтрино, і у слабкій взаємодії. Тільки у гравітаційній, як і темна матерія(принаймні у більшості моделей, окрім вімпів, які ми так і не знайшли). І бонусом стерильні нейтрино багато чого ще пояснюють, тому це що? Звісно, це очевидний костиль(хоча і дуже логічний). Всі стандартні механізми детекції для звичайних нейтрино для стерильного працювати не будуть, але вчені придумали інші експерименти. Поки що результати тих експериментів дуже протирічать один одному. Ну нічого, і з кварками спочатку було не просто.

Корочі варіантів є багато, і я навіть вам і половину не описав. І нам потрібен новий прорив у науці. А поки що обходимося милицями, і їх у сучасній науці вагон. І якщо про проблему темної матерії ви ще чули, то парадокс нейтрино навряд чи. Хоча парадокс нейтрино, мабуть, є більшою проблемою у своїй галузі, ніж темна матерія у своїй.

Історія науки вчить нас тому, що милиці це окей. Якщо вони працюють на прийнятному для нас рівні. Завжди так було і, мабуть, завжди так буде.

Просто Альхазенам та Кеплерам сучасності потрібен час. Ну або помічник у вигляді сильного ШІ, бо ми навіть вже у власних милицях плутаємося.