يمكن استخدام قوانين نيوتن للفيزياء لنمذجة حركات الكواكب في النظام الشمسي بدقة شديدة. لكن العلماء لاحظوا ذلك في أوائل السبعينيات لم تنجح المجرات القرصية – النجوم عند حوافها الخارجية ، بعيدًا عن قوة الجاذبية لجميع المواد في نواتها – تتحرك أسرع بكثير مما تتوقع نظرية نيوتن.

وقد دفع هذا علماء الفيزياء إلى اقتراح أن مادة غير مرئية تسمى “المادة المظلمة” توفر قوة جاذبية إضافية ، مما يؤدي إلى تسريع النجوم – وهي نظرية أصبحت شائعة بشكل متزايد. ومع ذلك ، أ دراسة حديثة نظرية الجاذبية البديلة التي اقترحها الفيزيائي الإسرائيلي مردخاي ميلغروم في عام 1982 هي ديناميات Milgromian أو يوم الاثنين – لا يوجد شيء غير مرئي مطلوب.

الفكرة الرئيسية لموند هي أنه عندما تصبح قوة الجاذبية على حافة المجرات ضعيفة للغاية ، فإنها تبدأ في التصرف بشكل مختلف عن الفيزياء النيوتونية. بهذه الطريقة ، من الممكن يشرح تدور النجوم والكواكب والغاز على أطراف أكثر من 150 مجرة ​​بشكل أسرع من المتوقع بناءً على كتلتها الظاهرة. لكن مونت ليس كذلك يشرح منحنيات مثل هذه الدورة ، في كثير من الحالات ، هو يتوقع أنهم.

فلاسفة العلم جادل هذه القدرة التنبؤية تجعل موند متفوقًا على النموذج الكوني القياسي ، الذي يقترح وجود مادة مظلمة أكثر من المادة المرئية في الكون. هذا لأنه ، وفقًا لهذا النموذج ، تحتوي المجرات على كمية غير مؤكدة جدًا من المادة المظلمة ، والتي تعتمد على تفاصيل كيفية تشكل المجرة – وهو شيء لا نعرفه دائمًا. هذا يجعل من المستحيل التنبؤ بمدى سرعة دوران المجرات. لكن مثل هذه التنبؤات يتم إجراؤها بشكل روتيني مع Mond ، وقد تم تأكيد ذلك حتى الآن.

تخيل أننا نعرف توزيع الكتلة المرصودة في مجرة ​​، لكن سرعة دورانها لا تزال غير معروفة. في النموذج الكوني القياسي ، لا يسع المرء إلا أن يقول بدرجة معينة من الثقة أن سرعات دوران تتراوح من 100 كم / ث إلى 300 كم / ث تظهر في المناطق المحيطة. يقدم Mond توقعًا أكثر تحفظًا بأن سرعة الدوران يجب أن تكون في حدود 180-190 كم / ثانية.

إذا كشفت الملاحظات لاحقًا عن سرعة دوران تبلغ 188 كم / ثانية ، فإن هذا يتفق مع كلتا النظريتين – ولكن من الواضح أن موند مفضل. هذه نسخة حديثة الحلاقة أوكام – يُفضل الحل البسيط على الحل الأكثر تعقيدًا ، وفي هذه الحالة يجب تفسير الملاحظات بأقل عدد ممكن من “المعلمات الحرة”. المعلمات الحرة هي ثوابت – بعض الأرقام علينا أن نعوض بها في المعادلات. لكنها لا تُمنح من الناحية النظرية – لا يوجد سبب لامتلاكها أي قيمة معينة – لذلك يجب أن نراقبها ونقيسها. مثال على ذلك هو ثابت الجاذبية ، G ، في نظرية نيوتن للجاذبية ، أو كمية المادة المظلمة في المجرات في النموذج الكوني القياسي.

قدمنا ​​مفهومًا يسمى “المرونة النظرية” لالتقاط الفكرة الأساسية لـ Occam’s Razor ، والتي تصنع نظرية ذات معلمات أكثر حرية تتسق مع نطاق أوسع من البيانات. في مراجعتنا ، طبقنا هذا المفهوم عند اختبار النموذج الكوني القياسي وموند مقابل الملاحظات الفلكية المختلفة ، مثل دوران المجرات والحركات داخل عناقيد المجرات.

في كل مرة ، قمنا بتعيين درجة مرونة نظرية بين -2 و +2. تشير الدرجة -2 إلى أن النموذج يقوم بعمل تنبؤ واضح ودقيق دون النظر إلى البيانات. بالمقابل ، +2 تعني “كل شيء مباح” – يمكن للمنظرين أن يلائموا تقريبًا أي نتيجة رصدية معقولة (نظرًا لوجود العديد من المعلمات المجانية). قمنا بتقييم مدى ملاءمة كل نموذج للملاحظات ، حيث يشير +2 إلى أفضل اتفاق و -2 يتم تخصيصه للملاحظات التي أظهرت بوضوح أن النظرية خاطئة. نظرًا لأن الملاءمة الجيدة للبيانات جيدة – ولكنها غير مناسبة على الإطلاق – فإننا نطرح منها درجة المرونة النظرية للاتفاق مع الملاحظات.

ستقدم النظرية الجيدة تنبؤات واضحة ، والتي تم تأكيدها لاحقًا ، ويفضل أن يكون لها درجة مركبة (+2 – (- 2) = +4) عبر اختبارات مختلفة. يمكن أن تسجل النظرية السيئة بين 0 و -4 (-2 – (+ 2) = -4). تفشل التنبؤات الدقيقة في هذه الحالة – فمن غير المرجح أن تعمل مع فيزياء غير صحيحة.

وجدنا متوسط ​​درجة -0.25 للنموذج الكوني القياسي عبر 32 تجربة ، بينما سجل موند في المتوسط ​​+1.69 عبر 29 تجربة. يتم عرض درجات كل نظرية في الاختبارات المختلفة في الشكلين 1 و 2 أدناه للنموذج الكوني القياسي و Mond ، على التوالي.

من الواضح على الفور أنه لم يتم تحديد أي مشاكل رئيسية لـ Mond ، وهو على الأقل متوافق بشكل معقول مع جميع البيانات (لاحظ أن الصفين السفليين فارغين ، مما يشير إلى إيجابيات خاطئة في الخطأ 2).

مشاكل المادة المظلمة

أحد أكثر الإخفاقات الملحوظة للنموذج الكوني القياسي هو إنشاء “قضبان المجرات” – مناطق مشرقة على شكل قضيب مكونة من نجوم – والتي غالبًا ما تحتويها المجرات الحلزونية في نواتها (انظر الصورة الرئيسية). تدور القضبان بمرور الوقت. إذا كانت المجرات مطمورة في هالة ضخمة من المادة المظلمة ، فإن قضبانها ستكون أبطأ. ومع ذلك ، فإن معظم أشرطة المجرات المرصودة ، إن لم يكن كلها ، سريعة. هذا هو يزيف نموذج كوني مستقر ذو ثقة عالية جدا.

مشكلة أخرى هي أن الموديلات الأصلية اقترحت المجرات أن هالات المادة المظلمة ارتكبت خطأً كبيرًا – فقد افترضوا أن جسيمات المادة المظلمة تنقل قوة الجاذبية للمادة من حولها ، لكنها لم تتأثر بقوة الجاذبية للمادة العادية. هذا يبسط الحسابات ، لكنه لم يعكس الواقع. مع الأخذ في الاعتبار عمليات المحاكاة اللاحقة أصبح من الواضح أن هالة المادة المظلمة حول المجرات لا تفسر خصائصها بشكل موثوق.

هناك العديد من أوجه القصور في النموذج الكوني القياسي الذي اكتشفناه في مراجعتنا ، كما يفعل موند في كثير من الأحيان اشرح بشكل طبيعي ملاحظات. ومع ذلك ، فإن السبب وراء شهرة النموذج الكوني القياسي قد يكون بسبب المعرفة المحدودة بأخطاءه الحسابية أو إخفاقاته ، والتي تم اكتشاف بعضها مؤخرًا. قد يكون أيضًا بسبب إحجام الناس عن تغيير نظرية الجاذبية ، والتي كانت ناجحة جدًا في العديد من مجالات الفيزياء.

يؤدي التقدم الكبير لـ Mond على النموذج الكوني القياسي في دراستنا إلى استنتاج مفاده أن الملاحظات المتاحة تفضل موند بشدة. على الرغم من أننا لا نقول إن موند مثالي ، إلا أننا نعتقد أنه يحصل على الصورة الكبيرة بشكل صحيح – لا توجد في الحقيقة أي مادة مظلمة في المجرات.