Мы думаем, что видим мир четко и в реальном времени, но зрение устроено иначе. То, чего мы не видим, не существует. Физика
Экология жизни: Зафиксируйте взгляд на строчке текста и не двигайте глазами. При этом попытайтесь переключить внимание на строчку ниже. Потом еще на одну. И еще. Через полминуты вы почувствуете, что в глазах как будто помутнело: четко видно только несколько слов, на которых сфокусированы ваши глаза, а все остальное размыто. На самом деле именно так мы видим мир. Всегда. И при этом думаем, что видим все кристально четко.
Зафиксируйте взгляд на строчке текста и не двигайте глазами. При этом попытайтесь переключить внимание на строчку ниже. Потом еще на одну. И еще. Через полминуты вы почувствуете, что в глазах как будто помутнело: четко видно только несколько слов, на которых сфокусированы ваши глаза, а все остальное размыто. На самом деле именно так мы видим мир. Всегда. И при этом думаем, что видим все кристально четко.
У нас на сетчатке есть маленькая-маленькая точка, в которой чувствительных клеток - палочек и колбочек - достаточно, чтобы все было нормально видно. Эта точка называется «центральной ямкой». Центральная ямка обеспечивает угол обзора примерно в три градуса - на практике это соответствует величине ногтя большого пальца на вытянутой руке.
На всей остальной поверхности сетчатки чувствительных клеток гораздо меньше - достаточно, чтобы различить смутные очертания предметов, но не более. Есть в сетчатке дырка, которая не видит вообще ничего, - «слепое пятно», точка, где к глазу подсоединяется нерв. Ее вы, само собой, не замечаете. Если этого мало, то напомню, что вы еще и моргаете, то есть отключаете зрение раз в несколько секунд. На что тоже не обращаете внимания. Хотя теперь обращаете. И вам это мешает.
Как мы вообще что-то видим? Ответ вроде как очевидный: мы очень быстро двигаем глазами, в среднем от трёх до четырёх раз в секунду. Эти резкие синхронные движения глаз называются «саккадами». Их мы тоже, кстати, обычно не замечаем, и это хорошо: как вы уже догадались, во время саккады зрение не работает. Зато с помощью саккад мы постоянно меняем картинку в центральной ямке - и в итоге покрываем все поле зрения.
Мир через соломинку
Но если задуматься, то объяснение это никуда не годится. Возьмите в кулак коктейльную соломинку, приставьте к глазу и попробуйте так посмотреть фильм - я уж не говорю о том, чтобы выйти погулять. Как, нормально видно? Вот это и есть ваши три градуса обзора. Шевелите соломинкой сколько угодно - нормального зрения не получится.
В общем, вопрос нетривиальный. Как получается, что мы всё видим, если мы ничего не видим? Вариантов несколько. Первый: мы таки ничего не видим - у нас просто есть ощущение, что мы все видим. Чтобы проверить, не обманчиво ли это впечатление, мы сдвигаем глаза так, что центральная ямка оказывается направлена ровно на ту точку, которую мы проверяем.
И думаем: ну вот, все же видно! И слева (вжик глазами влево), и справа (вжик вправо). Это как с холодильником: если исходить из наших собственных ощущений, то там всегда горит свет.
Второй вариант: мы видим не поступающее с сетчатки изображение, а совсем другое - то, которое выстраивает за нас мозг. То есть мозг елозит соломинкой туда-сюда, прилежно составляет из этого единую картинку - и вот ее мы уже воспринимаем как окружающую реальность. Иными словами, мы видим не глазами, а корой головного мозга.
Оба варианта сходятся в одном: единственный способ что-то увидеть - сдвинуть глаза. Но есть одна проблема. Эксперименты показывают, что мы различаем объекты с феноменальной скоростью - быстрее, чем успевают среагировать глазодвигательные мышцы. Причем сами мы этого не понимаем. Нам кажется, что мы уже сдвинули глаза и увидели объект четко, - хотя на самом деле мы только собираемся это сделать. Выходит, мозг не просто анализирует картинку, принятую с помощью зрения, - он ее еще и предсказывает.
Невыносимо тёмные полоски
Немецкие психологи Арвид Хервиг и Вернер Шнайдер провели эксперимент: добровольцам фиксировали голову и специальными камерами записывали движения их глаз. Подопытные смотрели в пустой центр экрана. Сбоку - в боковом поле зрения - на экран выводился полосатый кружок, на который добровольцы тут же переводили взгляд.
Тут психологи проделывали хитрый трюк. Во время саккады зрение не работает - человек на несколько миллисекунд становится слепым. Камеры улавливали, что подопытный начал сдвигать глаза в сторону круга, и в этот момент компьютер подменял полосатый кружок другим, который отличался от первого количеством полосок. Участники эксперимента подмены не замечали.
Получалось следующее: в боковом зрении добровольцам показывали круг с тремя полосками, а в сфокусированном или центральном полосок оказывалось, например, четыре.
Таким образом добровольцев обучали ассоциировать смутный (боковой) образ одной фигуры с четким (центральным) образом другой фигуры. Операцию повторяли 240 раз в течение получаса.
После обучения начинался экзамен. Голову и взгляд снова фиксировали, в боковом поле зрения снова выводили полосатый кружок. Но теперь, как только доброволец начинал двигать глазами, кружок исчезал. Через секунду на экране появлялся новый кружок со случайным количеством полосок.
Участников эксперимента просили клавишами отрегулировать количество полосок так, чтобы получилась та фигура, которую они только что видели боковым зрением.
Добровольцы из контрольной группы, которым на стадии обучения показывали одни и те же фигуры в боковом и центральном зрении, определяли «степень полосатости» довольно точно. Но те, которых обучили неправильной ассоциации, видели фигуру иначе. Если при обучении количество полосок увеличивали, то на стадии экзамена подопытные распознавали трехполосные круги как четырехполосные. Если уменьшали - то круги им казались двухполосными.
Иллюзия зрения и иллюзия мира
Что это означает? Наш мозг, как выясняется, постоянно учится ассоциировать внешний вид объекта в боковом зрении с тем, как этот объект выглядит, когда мы переводим на него взгляд. И в дальнейшем использует эти ассоциации для предсказаний. Этим и объясняется феномен нашего зрительного восприятия: мы узнаем предметы еще до того, как, строго говоря, их разглядим, поскольку наш мозг анализирует размытую картинку и вспоминает на основании предыдущего опыта, как эта картинка выглядит после фокусировки. Делает он это настолько быстро, что у нас создается впечатление четкого зрения. Это ощущение - иллюзия.
Удивительно еще и то, насколько эффективно мозг учится делать такие предсказания: всего получаса рассогласованных картинок в боковом и центральном зрении хватило, чтобы добровольцы стали неправильно видеть. Учитывая, что в реальной жизни мы двигаем глазами сотни тысяч раз в день, представьте, какие терабайты видео с сетчатки мозг перелопачивает каждый раз, когда вы идете по улице или смотрите кино.
Дело даже не в зрении как таковом - просто это самая яркая иллюстрация того, как мы воспринимаем мир.
Нам кажется, что мы сидим в прозрачном скафандре и всасываем в себя окружающую реальность. На самом деле мы с ней вообще не взаимодействуем напрямую. То, что нам кажется отпечатком окружающего мира, на самом деле выстроенная мозгом виртуальная реальность, которая выдается сознанию за чистую монету.
Это Вам будет интересно:
На то, чтобы обработать информацию и выстроить из обработанного материала более-менее целостную картину, мозгу требуется около 80 миллисекунд. Эти 80 миллисекунд - задержка между реальностью и нашим восприятием этой реальности.
Мы всегда живём в прошлом - точнее в сказке о прошлом, рассказанной нам нервными клетками. Мы все уверены в правдивости этой сказки - это тоже свойство нашего мозга, и от него никуда не деться. Но если бы каждый из нас хотя бы изредка вспоминал об этих 80 миллисекундах самообмана, то мир, мне кажется, был бы чуть-чуть добрее. опубликовано
Все мы привыкли осознавать внешний мир через биологические 5 чувств. Но так ли совершенно наше зрение, чтобы категорично заявлять – «да или нет»? Наши глаза говорят нам о том, что мир трехмерен и подвижен. И движение в нем подчиняется законам механики. Но все ли мы видим? Вспомним о свете и цветовой гамме. Наши глаза различают световой диапазон от фиолетового до красного. Но любой цвет – это световой поток с определенной частотой и длиной волны. Фиолетовый цвет- это волна с более высокой частотой и маленькой длиной волны, красный свет (наоборот) – волна или поток фотонов с более низкой частотой и большей длиной волны. И все. Это все доступные нам зрительные восприятия. Так наши глаза создались в процессе эволюции. Своими глазами мы видим, что листья деревьев и трава зеленые. Если бы наш глаз сформировался по-другому, то зеленая трава нам могла бы видеться синей или красной. Значит, видимое нами это лишь субъективная реальность, которая не отражает всей полноты материального мира на планете Земля. Если бы наш зрительный диапазон оказался бы сдвинутым подальше за фиолетовый уровень, в сторону ультрафиолета, то все цвета радуги для нас просто бы исчезли. Если бы мы смогли сдвинуть наше зрение в еще более тонкие сферы - в мир атомов и элементарных частиц, то вместо стола и стула мы бы увидели огромное скопище частиц, не приклеенных друг к другу (как части стула). И никто бы не сказал, что это стул или стол, т.к. между частицами много пустоты. А вокруг тоже пустота и перемещаются некие человекообразные существа – Духи или Души.
Наши глаза не способны (в основном) их видеть, тем не менее, они есть наша реальность.
Тем, кто забыл физику – я напомню КАК от невидимых нашими глазами частиц, зависят свойства материи видимой.
Самый твердый минерал на Земле – алмаз. Он состоит из молекул (невидимых), соединенных в кристаллическую решетку в виде куба и имеет в своей основе УГЛЕРОД. Тот же самый углерод лежит в основе мягкого графита. Он мягкий - потому что его кристаллическая решетка сплюснута. Здесь та же углеродная основа (невидимая глазом) создала противоположные свойства. Все ученые утверждают, что свойства материи зависят от свойств частиц невидимого мира, который наши глаза обозревать не могут.
Мистики также утверждают, что есть невидимый мир – Духовный мир или обитаемое надземное пространство.
Древняя философия и древняя наука зародились в Греции в 6 веке до н.э. Наука тогда не отбрасывала понятий обитаемого неба, в то же время она искала основу материальной жизни, называя ее «физис» (теперь физика). Любая религия утверждает двойственность природы человека.
Гераклит утверждал, что все изменения в биологической природе происходят за счет взаимодействия пары противоположностей – видимого и невидимого (ДУШИ и ТЕЛА).
Тантрийский буддист Лама Говинда говорит «Внешний мир (Тело) и внутренний мир (Дух) человека - единое целое, две стороны одного мира человека».
Далее. С древнейших времен восточная философия Востока утверждает, что любая материя должна быть наполнена дыханием жизни. Это дыхание осуществляется за счет присутствия в биологическом Теле – Души. (Ученые это называют энергетическим двойником).
В Индуизме учение Кришны состоит в том, что Высшая реальность (или Душа) есть реальность растений, животных и людей. Для людей она называется Брахман. По словам Ананды Кумарасвати «В ночь появления Брахмана (Души- Духа) телесная природа оживает. Брахман посылает в недвижную материю волны пробуждающего звука. Тогда материя начинает танец жизни».
В китайской философии также утверждается двойственность, две противоположные формы материи ЯН и ИНЬ. Символ ЯН означает творческий потенциал и связан с потребностями Духа (Души). ИНЬ в этой философии означает Тело с его генетикой, или женская природа, призванная продолжать род. Человек успешен, когда оба этих великих начала находятся в равновесии.
Вывод – есть то, что мы видим, и есть то, что мы не видим, но оно реально существует.
Для человека его Душа является «управляющей системой», даже если человеческий ум это не принимает.
Четыре элемента Учения также связаны с «конструкцией человека» - ВОДА, ЗЕМЛЯ, ВОЗДУХ и ОГОНЬ.
1 Вода – символ творения человека при объединении
Души и Тела в околоплодных водах матки женщины.
2 Земля – символ рождения или выход из воды на землю младенца
3 Воздух – символ набора опыта и информации
пришельца (невидимого как воздух), это Душа.
4 Огонь - символ смерти Тела и переход Души
Таким образом, причиной психологической нестабильности является конфликт между Душой и врожденными инстинктами Тела.
Психо – переводится Душа.
Эти элементарные истины о человеческой ПРИРОДЕ досужие астрологи пытаются навязать, как некую фатальность в судьбе.
Единственная фатальность или карма состоит в том, что человек только ТАК в природе творится – соединением Тела и Души в матке беременной женщины.
Сохранено
Есть два способа анализа окружающих нас явлений. Первый: если есть
что-то, что вы видите, но не понимаете, можно предположить, что оно
объясняется чем-то, чего вы не видите, но понимаете.
Когда обнаружилось, что края галактического диска вращаются с той же скоростью, что и центр, это стало модным ответом: края диска крутятся быстрее, чем должны, потому что бóльшей части материи, обусловливающей их вращение, мы не видим.
Второй вариант: то, чего мы не видим, не обязательно существует - а значит, то, что мы видим, обязательно можно (нужно) объяснить, исходя только из того, что мы достоверно наблюдаем.
У этого подхода тоже длинная история, и речь даже не об обоснованной критике слонов и черепахи. В 1983 году Мордехай Милгром предположил, что если мы слегка модифицируем гравитационную константу или чуть-чуть изменим второй закон Ньютона (m = F/a) при очень малых значениях гравитационного ускорения, то всё у нас получится. Если верить его «модифицированной ньютоновской динамике » (Modified Newtonian Dynamics, MoND), скорость звёзд, вращающихся вокруг центра галактики на её периферии, постоянна и не зависит от дистанции до центра. Слабость концепции очевидна: чтобы МоНД работала, нужно ввести настраиваемый параметр, ту самую модификацию. Обосновать последнюю теоретически и строго пока не получается. И это только основная проблема теории, а по её слабостям в целом можно писать тома.
«Ускорения [гравитационной природы], с которыми мы знакомы на Земле, примерно равны 9,8 м/с², - пишет Майкл Маккаллох. - На краях галактик ускорение [которому подвергаются вращающиеся там звёзды] составляет порядка 10 –10 м/с². При таких крохотных ускорениях, чтобы достичь скорости в 1 м/с, вам потребуется 317 лет, а для 100 км/ч - 8 500 лет».
Модель Маккаллоха предполагает следующее: чтобы тщательно рассчитать инертную массу объекта, надо учесть излучение фотонов (или излучение Унру). Оно возникает, когда ускоряющийся наблюдатель видит фон излучения вокруг себя, даже если смотрящий на него неподвижный наблюдатель не видит ничего. Из этого вытекает, что основное квантовое состояние (вакуум) в неподвижной системе кажется состоянием с ненулевой температурой в ускоряющейся системе отсчёта (ускоряющемуся наблюдателю). Таким образом, если вокруг неподвижного наблюдателя находится только вакуум, то, начав ускоряться, он увидит вокруг себя много частиц, находящихся в термодинамическом равновесии, - тёплый газ.
Отметим, что хотя одна работа 2010 года и показала реальность экспериментальной проверки эффекта Унру, на практике его пока не регистрировали.
Свою модель Майкл Маккаллох называет «модифицированной инерцией, вытекающей из эффекта Казимира в хаббловском масштабе» (МиЭКХМ, или квантованной инерцией). По мере возрастания ускорения объекта длины волн излучения Унру растут до хаббловских масштабов. Радиация в МиЭКХМ ответственна за часть инертной массы тела в ускоряющейся системе отсчёта (то есть практически любого тела в реальном мире), и это значит, что падение ускорения ведёт к падению инертной массы тела при сохранении гравитационной на прежнем уровне. Поскольку инертные массы звёзд на периферии галактических дисков очень малы (мало ускорение), то, чтобы вращать их с большой скоростью, нужно гораздо меньшее воздействие, чем в центре диска.
«Смысл в том, - поясняет г-н Маккаллох, - что [для объяснения ускоренного вращения галактических дисков] вы можете или увеличить гравитационную массу (ГМ), чтобы звёзды удерживались большей массой, или уменьшить инертную массу (ИМ) звёзд так, чтобы они могли легче удерживаться на орбите вокруг тех меньших существующих гравитационных сил, что исходят от видимой массы. МиЭКХМ (квантованная инерция) реализует именно этот сценарий».
Логично было бы предположить, что исследователь попробует проверить свою идею, сравнивая её с параметрами вращения наблюдаемых галактик. Правда, по таким сравнениям расчётная скорость вращения краёв галактик и скоплений на 30–50% выше наблюдаемой. Но это, как ни странно, не опровергает теорию. Дело в том, что мы, во-первых, никак не можем определиться с постоянной Хаббла , от которой зависят подобные расчёты, а во-вторых, рассчитать корректно соотношение масс звёзд и их светимости на современном этапе нельзя.
По мере падения ускорения излучение Унру будет иметь нарастающие длины волн, которые превысят хаббловский масштаб, то есть перестанут быть возможны. Что значит «перестанут быть возможны»? «Это такой тип мышления: ”Если вы не можете прямо наблюдать что-то, то забудьте об этом”. Да, он может показаться странным, - признаёт Майкл Маккаллох, - но у него есть выдающаяся история... его использовал Эйнштейн, чтобы дискредитировать ньютоновский концепт абсолютного пространства и сформулировать специальную теорию относительности… Но вернёмся к МиЭКХМ: при малых ускорениях звёзды не могут видеть излучение Унру и очень быстро начинают терять свою инертную массу [которую не дополняет излучение], что облегчает внешним силам задачу вновь ускорить их, после чего они видят больше волн излучения Унру, их инертная масса растёт, и они замедляются».
В рамках этой модели ускорение вращения краёв галактического диска объясняется относительно легко и без неясных модификаторов, требовавшихся МоНД. Правда, тезис «То, чего мы не видим, не существует» в отношении звёзд галактических периферий кажется странным, но всё же следует признать, что он не «страннее» гипотезы тёмной материи.
Как видим, сейчас опровергнуть или подтвердить МиЭКХМ очень сложно. Ясно одно: принцип эквивалентности, внедренный Эйнштейном, с ней не согласен. То есть, конечно, сей принцип экспериментально проверялся, и не раз. Но вот беда: это вовсе не означает, что он опровергает МиЭКХМ.
При нормальном ускорении, наблюдаемом в земных лабораториях (9,8 м/с²), расхождения между принципом эквивалентности (ГМ = ИМ) и МиЭКХМ крохотны и не поддаются измерению (существующими приборами). При 10 –10 м/с² разница существенна, но где на Земле взять такие условия, чтобы на тело действовало столь слабое ускорение?
Более того, имеющиеся методы экспериментальной проверки принципа эквивалентности на Земле вообще не могут установить истину, если МиЭКХМ верна. Ведь чем выше ускорение (а у нас оно всегда немаленькое, ибо гравитация), тем больше инертная масса и тем меньше она отличается от гравитационной!
Так как же проверить экспериментально столь экстравагантную теорию? Самый простой ответ: протестировать всё это на космическом аппарате, находящемся далеко от земной гравитации, в невесомости. Поэтому сейчас физик озабочен получением финансирования для опытного тестирования своей гипотезы.
Соответствующее исследование опубликовано в журнале Astrophysics and Space Science , а с его препринтом можно ознакомиться .
Почему мы видим себя не такими, какие есть на самом деле? July 13th, 2015
Каждому из нас, рассматривая себя на снимках с какой-нибудь вечеринки, приходилось удивляться: «Неужели я и в самом деле так выгляжу?» И, как не прискорбно, чаще всего это далеко не приятное удивление.
Однако у феномена есть научное объяснение.
Разумеется, все мы прекрасно знакомы с тем, как наши лица выглядят в зеркале. Проблема в том, что мы привыкли воспринимать собственные образы «перевёрнутыми».
Психологический эффект, о котором идёт речь, называется «привязанность к просмотренному». Этот термин в 1968 году сформулировал психолог Роберт Зайонц. Суть феномена состоит в том, что человек подсознательно отдаёт предпочтение тому, что видит наиболее часто. Зайонц проверил это на самых разных вещах, от форм до выражений лиц и даже, как ни странно, слов.
Поскольку чаще всего мы видим себя любимых в зеркальном отражении, то это изображение становится для нас предпочтительным. Однако идеально симметричных лиц практически нет. И когда левая и правая сторона наших лиц меняются местами, они начинают представляться нам чужими и непривлекательными.
Вам кажется это объяснение слишком простым и неправдоподобным? У вас есть прекрасный шанс убедиться в его справедливости. Просто взгляните на свой снимок в зеркальном отражении.
Да, зеркало лжёт, и вы можете быть гораздо привлекательней, чем вам кажется. Но маловероятно. В ходе другого исследования (2008 года) выяснилось, что люди имеют тенденцию видеть себя несколько более симпатичными, чем они есть на самом деле.
В ходе одного из экспериментов исследователи использовали реальные снимки мужского и женского лиц (в середине), с компьютерными искажениями разной степени (справа и слева), придававшими им привлекательности или непривлекательности
Для этого эксперимента исследователи при помощи Фотошопа «соединили» реальные фотографии участников с лицами двоих человек того же пола – одного более, а другого менее привлекательного. Затем они перемеша реальные фотографии с разными версиями «комбинированных» лиц и попросили участников выбрать свои собственные, реальные фотографии. Подавляющее большинство выбрали узнали себя в «улучшенных версиях».
Стало быть, в том, что мы не видим себя такими, какие есть на самом деле, виноват не только феномен «привязанность к просмотренному». Тенденция принимать желаемое за действительность тоже играет здесь немалую роль.
Привычное зеркало обладает коварным свойством: оно выворачивает реальный мир наизнанку.Причесываясь правой рукой, обратите внимание на то в какой руке держит расческу ваше отражение. Если вы правша, то он левша. У вас сердце расположено в груди слева, а у вашего зазеркального двойника оно «бьется» справа.
С детства нам говорят что себя можно увидеть только в зеркале, но на самом деле в зеркале мы видим не себя, а своего антипода. Что же делать нам, чтобы увидеть себя, свой истиный а не вывернутый образ? Можно ли увидеть себя таким какие мы есть на самом деле, таким каким видят нас окружающие?
Оказывается увидеть самого себя можно и довольно просто. Прямое зеркало, которое не выворачивает наш образ, показано на рисунке. Надо взять два плоских зеркала и поставить их рядом, как развернутую книгу под углом в 90 градусов. Встаньте по центру их общей грани, и вы увидите, как правая рука отраженная в этом зеркале опять остается правой. Напишите свое имя и взглянув в это зеркало легко прочтете его как обычно справа на лево, убедившись что теперь вы видите себя. В этом зеркале наш образ не вывернут. Сердце у нас слева и у нашего образа тоже слева. И хотя пользоваться этим зеркалом на первый взгляд неудобно, но это всего лишь дело привычки.
У многих в доме стоит такой предмет мебели, как трельяж. Он имеет одно большое главное зеркало в центре и два меньших зеркала по сторонам. Если такое боковое зеркало поставить под прямым углом к среднему, то можно увидеть себя именно в том виде, в каком вас видят окружающие. Зажмурьте левый глаз, и ваше отражение во втором зеркале повторит ваше движение левым глазом. Перед трельяжем вы можете выбирать, хотите ли вы увидеть себя в зеркальном или в прямом отражении.
Оказывается, эту теорию уже протестировали, причем в далеком 1977-м году. Исследование называлось «Reversed Facial Images and the Mere-Exposure Hypothesis ,» которое проводилось психологами Теодором Мита, Маршаллом Дермером и Джеффри Найтом, и оно показало, что «индивиды предпочитали фотографии, которые соотносились с их отражениями в зеркале, а не реальные снимки.» Но что самое любопытное в этом исследовании, это то, что оно объясняет почему вид в зеркале более привлекателен. И как можно понять из названия исследования (Реверсивные изображения лиц и гипотеза присутствия – прим. Cohen), это как-то связано с эффектом присутствия.
Впервые, эффект присутствия был предложен в 60-х годах прошлого века психологом Робертом Зайонцем. Проще говоря, эффект присутствия – это психологический феномен, когда личность развивает предпочтение к стимулу основанное исключительно на многократном воздействии или присутствии оного. Этот эффект был продемонстрирован с множеством различных стимулов (слова, картины, звуки) и в различных культурах. Его даже наблюдали среди других видов.
Так что когда кто-то не любит свою фотографию, то во всем виноват эффект присутствия. Но что самое отличное в этом эффекте – что это не индивидуальное ощущение, поэтому в следующий раз, когда вам попадется фотка, где вы изображены не так как вам хотелось бы, то можете расслабится.
расслабится.
Александр Березин
Есть два способа анализа окружающих нас явлений. Первый: если есть что-то, что вы видите, но не понимаете, можно предположить, что оно объясняется чем- то, чего вы не видите, но понимаете. Когда обнаружилось, что края галактического диска вращаются с той же скоростью, что и центр, это стало модным ответом: края диска крутятся быстрее, чем должны, потому что бСльшей части материи, обусловливающей их вращение, мы не видим.
Второй вариант: то, чего мы не видим, не обязательно существует - а значит, то, что мы видим, обязательно можно (нужно) объяснить, исходя только из того, что мы достоверно наблюдаем.
У этого подхода тоже длинная история, и речь даже не об обоснованной критике слонов и черепахи. В 1983 году Мордехай Милгром предположил, что если мы слегка модифицируем гравитационную константу или чуть-чуть изменим второй закон Ньютона (m = F/a) при очень малых значениях гравитационного ускорения, то все у нас получится. Если верить его "модифицированной ньютоновской динамике" (Modified Newtonian Dynamics, MoND), скорость звезд, вращающихся вокруг центра галактики на ее периферии, постоянна и не зависит от дистанции до центра. Слабость концепции очевидна: чтобы МоНД работала, нужно ввести настраиваемый параметр, ту самую модификацию. Обосновать последнюю теоретически и строго пока не получается. И это только основная проблема теории, а по ее слабостям в целом можно писать тома.
В рамках предложенной г-ном Маккаллохом концепции с ошибкой всего в 30-50% удается предсказать параметры вращения дисков наблюдаемых галактик. (График M. E. McCulloch.)
Физик Майкл Маккаллох из Плимутского университета (Великобритания) предложил модель, сходную со второй инерциальной версией МоНД. В ней гравитационная масса, определяемая как влияние тела на окружающие тела притяжением, и инертная масса, определяемая как сопротивление тела внешнему воздействию, различны при малых ускорениях. Напомним: в 1907 году Альберт Эйнштейн постулировал, что эти массы равны при всех условиях (принцип эквивалентности).
"Ускорения [гравитационной природы], с которыми мы знакомы на Земле, примерно равны 9,8 м/с╡, - пишет Майкл Маккаллох. - На краях галактик ускорение [которому подвергаются вращающиеся там звезды] составляет порядка 10-10 м/с╡. При таких крохотных ускорениях, чтобы достичь скорости в 1 м/с, вам потребуется 317 лет, а для 100 км/ч - 8 500 лет".
Модель Маккаллоха предполагает следующее: чтобы тщательно рассчитать инертную массу объекта, надо учесть излучение фотонов (или излучение Унру). Оно возникает, когда ускоряющийся наблюдатель видит фон излучения вокруг себя, даже если смотрящий на него неподвижный наблюдатель не видит ничего. Из этого вытекает, что основное квантовое состояние (вакуум) в неподвижной системе кажется состоянием с ненулевой температурой в ускоряющейся системе отсчета (ускоряющемуся наблюдателю). Таким образом, если вокруг неподвижного наблюдателя находится только вакуум, то, начав ускоряться, он увидит вокруг себя много частиц, находящихся в термодинамическом равновесии, - теплый газ.
Отметим, что хотя одна работа 2010 года и показала реальность экспериментальной проверки эффекта Унру, на практике его пока не регистрировали.
Свою модель Майкл Маккаллох называет "модифицированной инерцией, вытекающей из эффекта Казимира в хаббловском масштабе" (МиЭКХМ, или квантованной инерцией). По мере возрастания ускорения объекта длины волн излучения Унру растут до хаббловских масштабов. Радиация в МиЭКХМ ответственна за часть инертной массы тела в ускоряющейся системе отсчета (то есть практически любого тела в реальном мире), и это значит, что падение ускорения ведет к падению инертной массы тела при сохранении гравитационной на прежнем уровне. Поскольку инертные массы звезд на периферии галактических дисков очень малы (мало ускорение), то, чтобы вращать их с большой скоростью, нужно гораздо меньшее воздействие, чем в центре диска.
"Смысл в том, - поясняет г-н Маккаллох, - что [для объяснения ускоренного вращения галактических дисков] вы можете или увеличить гравитационную массу (ГМ), чтобы звезды удерживались большей массой, или уменьшить инертную массу (ИМ) звезд так, чтобы они могли легче удерживаться на орбите вокруг тех меньших существующих гравитационных сил, что исходят от видимой массы. МиЭКХМ (квантованная инерция) реализует именно этот сценарий".
Логично было бы предположить, что исследователь попробует проверить свою идею, сравнивая ее с параметрами вращения наблюдаемых галактик. Правда, по таким сравнениям расчетная скорость вращения краев галактик и скоплений на 30-50% выше наблюдаемой. Но это, как ни странно, не опровергает теорию. Дело в том, что мы, во-первых, никак не можем определиться с постоянной Хаббла, от которой зависят подобные расчеты, а во-вторых, рассчитать корректно соотношение масс звезд и их светимости на современном этапе нельзя.
Интересно, что, при всех отличиях новой теории от МоНД, из МиЭКХ также вытекает, что судьба спиральных галактик (и нашей тоже) будет сильно отличаться (слева направо) от предсказанной доминирующими теориями. (Иллюстрация Olivier Tiret / LERMA.)
По мере падения ускорения излучение Унру будет иметь нарастающие длины волн, которые превысят хаббловский масштаб, то есть перестанут быть возможны. Что значит "перестанут быть возможны"? "Это такой тип мышления: "Если вы не можете прямо наблюдать что-то, то забудьте об этом". Да, он может показаться странным, - признает Майкл Маккаллох, - но у него есть выдающаяся история... его использовал Эйнштейн, чтобы дискредитировать ньютоновский концепт абсолютного пространства и сформулировать специальную теорию относительности... Но вернемся к МиЭКХМ: при малых ускорениях звезды не могут видеть излучение Унру и очень быстро начинают терять свою инертную массу [которую не дополняет излучение], что облегчает внешним силам задачу вновь ускорить их, после чего они видят больше волн излучения Унру, их инертная масса растет, и они замедляются".
В рамках этой модели ускорение вращения краев галактического диска объясняется относительно легко и без неясных модификаторов, требовавшихся МоНД. Правда, тезис "То, чего мы не видим, не существует" в отношении звезд галактических периферий кажется странным, но все же следует признать, что он не "страннее" гипотезы темной материи.
Как видим, сейчас опровергнуть или подтвердить МиЭКХМ очень сложно. Ясно одно: принцип эквивалентности, внедренный Эйнштейном, с ней не согласен. То есть, конечно, сей принцип экспериментально проверялся, и не раз. Но вот беда: это вовсе не означает, что он опровергает МиЭКХМ.
При нормальном ускорении, наблюдаемом в земных лабораториях (9,8 м/с╡), расхождения между принципом эквивалентности (ГМ = ИМ) и МиЭКХМ крохотны и не поддаются измерению (существующими приборами). При 10-10 м/с╡ разница существенна, но где на Земле взять такие условия, чтобы на тело действовало столь слабое ускорение?
Более того, имеющиеся методы экспериментальной проверки принципа эквивалентности на Земле вообще не могут установить истину, если МиЭКХМ верна. Ведь чем выше ускорение (а у нас оно всегда немаленькое, ибо гравитация), тем больше инертная масса и тем меньше она отличается от гравитационной!
Так как же проверить экспериментально столь экстравагантную теорию? Самый простой ответ: протестировать все это на космическом аппарате, находящемся далеко от земной гравитации, в невесомости. Поэтому сейчас физик озабочен получением финансирования для опытного тестирования своей гипотезы.
Соответствующее исследование опубликовано в журнале Astrophysics and Space Science, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.
Подготовлено по материалам Phys.Org.
