don_beaver (don_beaver) wrote,
don_beaver
don_beaver

Category:

Темная материя и кризис теоретической физики

Астрономы Николай и Елена Питьевы из Петербурга проанализировали все данные по движению тел Солнечной системы и установили верхний предел на плотность темной материи в 10^-20 грамм на куб.см. http://arxiv.org/abs/1306.5534.
Какой-то горе-энтузиаст из MIT решил, что это страшный удар по концепции темной материи: http://www.technologyreview.com/view/516681/the-incredible-dark-matter-mystery-why-astronomers-say-it-is-missing-in-action/. Наша пресса послушно пересказала статью этого горе-энтузиаста: http://lenta.ru/news/2013/07/03/nodark/.

Я не люблю концепию темной материи и всяко за то, чтобы наблюдатели её закопали. Но просмотрев статью Питьевых, я не нашел нигде утверждений о кризисе концепции темной материи. Подсчитав на бумажке, я получил, что согласно галактическому содержанию темной материи, её в Солнечной системе должно быть что-то около 10^-24 грамм на куб.см. То есть Питьевы наложили самое строгое на данный момент небесно-механическое ограничение на темную материю вокруг нас, но это ограничение все еще на 4 порядка недотягивает до её обнаружения или запрета. А чтобы уверенно сказать об её отсутствии, желательно добавить еще 5-6 порядков на нынешнее ограничение. Кстати, в трех десятках комментариях к статье в о обзоре МИТ ошибку автора статьи быстро установили. Комментариев к статье в Ленте.ру в несколько раз больше, но истину там не нашли. Высокие технологии быстро вытеснили умение расчетов на салфетках.

Новость про незакрытие темной материи, в пересечении с реформой РАН, дает повод поговорить о теоретической науке и о её кризисе. Экспериментальная и наблюдательная наука США и ЕС шествует от победы к победе, от крупнейшего космического телескопа к крупнейшему ускорителю и т.д. Главный секрет развития экспериментальной науки совсем не секрет: деньги. Нет вложений - нет результатов. А вот в теоретической физике и астрономии и т.д. все сложнее. Она денег потребляет сравнительно немного – считанные проценты от всего научного бюджета, но в ней есть дополнительное условие развития: свобода. В настоящее время западная модель развития теоретической науки, которой занимаются в основном преподаватели университетов, подерживаемые грантовой системой, привела теоретическую физику к ужасающему кризису. Первые три четверти 20 века были отмечены десятком концептуальных прорывов в теоретической науке:
- специальная теория относительности
- эйнштейновская теория гравитации
- квантовая механика
- теория ядерных сил
- единая теория электро-слабого взаимодействия
- стандартная модель элементарных частиц
- открытие квантового испарения черных дыр
- концепция темной материи в галактиках
- теория инфляции
- теория струн

Я не говорю, что все эти теории правильные, но это были и есть вехи в теоретической науке. Области планетологии и геологии тоже рвались вперед: там были выдвинуты концепция подвижных плит Вегенера, аккреционная теория образования Луны (модель Сафронова-Рускол), теория образования Луны в результате мегаимпакта (концепция Дэвиса-Хартманна).

В последние же 30-40 лет область теоретической науки представляет собой выжженную пустыню.

Я не припомню ни одной значительной теории за это время (возьмем для определенности физику и астрономию). Теории, которая бы решила застарелую проблему или объяснила бы широкий набор наблюдаемых данных. Если я что-то упустил – дайте мне знать. Что-то новое появляется только под невыносимым давлением наблюдательных фактов. Так в конце 90-х наблюдательное открытие ускоренного расширения Вселенной вызвало к жизни концепцию темной энергии – концепцию, слабенькую с теоретической точки зрения, и, вообще говоря, не новую, а всего лишь возвращающую в обиход лямда-член из одной работ Эйнштейна. Ещё приходит на ум работа Хокинга, который сделал вывод, что испарение черной дыры несет в себе информацию.

Кто-то видит в этом конец физики, я же вижу лишь кризис западной системы развития теоретической науки, где понятие независимый теоретик отсутствует как класс. Чтобы выжить – получить должность в университете или грант на исследования, теоретик должен примкнуть к одной из господствующих теоретических концепций. Это наблюдается везде – от лунной теории мегаимпаката, от которой геохимики в ужасе, но которую никто уже не остановит, до теории струн, где я не специалист, но есть книга профессионала, которая открывает ту же самую картину: http://www.rodon.org/sl/nsfvtsunichzes/. Сами подумайте – с какой вероятностью молодой теоретик, который хочет выдвинуть новую теорию и опровергнуть старую, получит единогласную (иначе грант не дадут) поддержку от десятка приверженцев старых теорий?

Пример темной материи демонстрирует ту же самую картину кризиса: имеется факт избыточной скорости вращения галактик на окраине, что свидетельствует о повышенной силе гравитации. Есть два варианта – или не работает ньютоновский закон гравитации, или есть избыток невидимой материи. Общество теоретиков склонилось к поиску темной материи и отвергло другие варианты. Независимый израильский теоретик Мордехай Милгром осмелился выдвинуть в 1983 году (опять 30 лет назад!) модифицированную ньютоновскую динамику: он отломал на краю галактики ньютоновскую ветку 1/r^2 и приклеил слюнями к этому месту закон 1/r. Некрасиво, необоснованно с точки зрения теории – но даже на таком костыле он смог конкурировать с моделью темной материи, где есть свои серьезный проблемы.

С учетом того, что темная материя никак не находится, логично было бы провести следующее исследование – забыв о теориях и их распрях, взять наблюдаемые данные (распределение наблюдаемой материи и кривые вращения галактик) и проанализировать – а какой закон гравитации мог бы объяснить наблюдаемую картину, без введения темной материи. Если бы единая картина не сложилась – это один результат, а если бы анализ наблюдений четко указал на существование закона 1/r^2 +alfa/r ? Это был экстра-результат и повод начать строить теории в этом направлении. Кто ответит – почему это трудоемкий, но простой по логике анализ наблюдений не был сделан? Отвечу сам – потому что на Западе на такое исследование сторонники темной материи никогда денег не дадут. В России меньше возможностей для такого анализа, но несколько лет назад я попросил одного галактиста из Института Астрономии РАН проверить закономерность 1/r^2 +alfa/r для пары галактик – и результаты получились очень обнадеживающие.
Но нужна систематическая работа в данном направлении. Рекомендую молодым астрономам поработать с этой проблемой.

У меня давно есть идея института независимых теоретиков. Правительствам стран, заинтересованных в развитии фундаментальной науки, стоит подумать над ней. Предлагается профинансировать работу тысячи молодых теоретиков, независимых от грантов и рецензентов. Срок работы – 10 лет, с промежуточным отчетом через 5 лет. Набрать молодых и талантливых, блестяще защитивших свои кандидатские диссертации, и которые бы хотели развить новые теоретические концепции. Не спрашивать о сути будущих исследований – просто оценить нынешний уровень человека и дать ему свободу. Набирать по сто человек в год, через 10 лет будет тысяча. Пусть они будут иметь свой нерецензируемый журнал. Цена вопроса – 20 миллионов долларов в первый год (западный уровень зарплат, в Росиии и Китае может быть и поменьше), через 10 лет финансирование должно выйти на постоянный уровень в 200 миллионов. Очень скромная сумма для крупной страны. Даже если каждый десятый такой теоретик даст новый толчок своей области науки – то все расходы окупятся. Это не голословная идея – именно в таких условиях научной свободы (но не в условиях достаточной зарплаты) я проработал 12 лет после защиты кандидатской диссертации – с 1986 по 1998 год. Это были самые плодотворные годы в моей жизни. Результат отражен в шпрингеровской монографии 1999 года A.M.Fridman, N.N.Gorkavyi, «Physics of Planetary Rings: Celestial Mechanics of Continuous Media», которая до сих пор значительно пережает уровень теоретических исследований в данной области – именно потому, что мы были свободны и независимы.
Tags: Научные истории
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 177 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →