Насколько сильно это нарушило бы физику, если бы темная материя не была «частицами»?

Если окажется, что темная материя (ТМ) не является частицей, она не настолько сломает физику, как могла бы сломать физиков. Эрик Верлинде утверждает, что DM возникает из-за роли запутанности в пространстве-времени. Для пространства-времени де Ситтера запутанность AdS с горизонтом или пространство-время анти-де Ситтера с его границей противопоставляется запутанности между частицами в пространстве-времени де Ситтера. Верлинде использует следующую диаграмму, чтобы проиллюстрировать это:

Эти запутывания переносят темную энергию через эти мосты Эйнштейна-Розена (ER), которые определены в эквивалентности ER = EPR. Это приводит к разным объемным распределениям энтропии запутанности и, следовательно, к разным возмущениям кривизны пространства-времени. Для чистой запутанности с границей, как это произошло бы с AdS, это форма эквивалентности AdS с конформной теорией поля (CFT) на границе. Тогда гравитация в объеме AdS эквивалентна КТМ на границе. Для правого случая в dS эти запутывания «свободны» и не привязаны исключительно к границе или горизонту.

Для пространства-времени Шварцшильда с двумя времениподобными участками частица внутри черной дыры может быть запутана с состоянием в двух областях I и II. На диаграмме ниже красная петля соответствует$O(\hbar)$квантовая флуктуация или петля могут казаться наблюдателю частицей, видимой как красная точка в области I, которая запуталась с частицей в области II. Однако, поскольку на это накладывается петля, обе частицы эквивалентны частице внутри черной дыры, соответствующей любой точке петли в области III. Таким образом, двудольная запутанность частицы с черной дырой не превращается в трехчастную запутанность после страничного времени, потому что в конечном счете возникла избыточность в подсчете частиц! Эти ER-мосты, отождествляемые с запутанностями, представляют собой область III черных дыр, и ER = EPR означает, что квантовая запутанность фундаментально эквивалентна черной дыре, и что квантовая запутанность в некотором роде «сшивает» области пространства-времени, такие как эти ER-мосты. .

Эрик Верлинде идет дальше, утверждая, что может существовать распределение энтропии запутанности в пространстве-времени, имеющее гравитационное содержание, но не обусловленное частицами. Затем Верлинде утверждает, что это приводит к МОНД-подобной форме отклонения пространства-времени, которую мы наблюдаем как темную материю. В забавном смысле Верлинде затем утверждает, что DM возникает из-за квантового эффекта, что похоже на вопрос здесь.

Идея интересная, может и получится. Однако скажу, что у меня с этим проблемы. Я бы поспорил с черными дырами, где остаток черной дыры — это не черная дыра планковской массы, которая каким-то образом стабильна, а элементарные частицы. Я бы сказал, что хотя у Верлинде есть интересное сравнение запутанности с горизонтами и границ с запутанностью в объеме, я бы сказал, что энтропия запутанности в объеме в конечном счете обусловлена ​​только элементарными частицами. Я думаю, что анализ Верлинде можно было бы расширить, чтобы показать, что это может генерировать некоторые формы элементарных частиц.

Так что я бы сказал, что в настоящее время, с большим диапазоном неопределенности знаний, может случиться так, что аргумент Верлинде или что-то подобное может продемонстрировать, что ДМ является чистым квантовым эффектом.

На самом деле трудно сказать, насколько сильно это нарушит физику, потому что информация, которую нам нужно знать, недоступна (или, по крайней мере, недоступна без Делориана и достаточного количества бензина, чтобы разогнаться до 88 миль в час).

Физика не определяет реальность, она ее моделирует. Он говорит о том, чего нам следует ожидать от реальности на основе сделанных нами эмпирических наблюдений. Мы не утверждаем, что «темная материя существует», а утверждаем, что «если вы моделируете реальность так, как если бы темная материя существовала, ваши прогнозы будут более точно соответствовать вашим будущим наблюдениям». Последнее длиннее и труднее сказать, но это то, что мы действительно имеем в виду.

Так что все, что может сделать физика, — это крутить рукоятку наблюдений и смотреть, увидим ли мы когда-нибудь какое-либо поведение темной материи, которое не может быть хорошо смоделировано как частицы. Если мы видим несоответствия, то именно природа этих несоответствий решит, насколько сильно физике придется сломаться. Однако мы просто не можем этого знать, пока не наблюдаем.

Насколько нам известно, темная материя может быть чистой ментальной субстанцией, неподвластной законам физики. Я бы сказал, что это довольно основательно «сломает физику», хотя я бы не стал утверждать, что эта гипотеза имеет столь высокую вероятность. Или может случиться так, что мы обнаружим, что все это время была просто нормальная материя, и мы просто по-королевски напортачили, наблюдая/анализируя ее. (смущение из-за того, что такое обилие свидетельств испортилось, может сделать для разрушения физики больше, чем любая забавная волнистая частица, похожая на частицу). Возможно, то, что мы обнаружим, станет доказательством теории струн. Теоретики струн приспосабливают свои теории к нашим наблюдениям, но нет никаких причин, по которым будущие наблюдения не облегчат их работу! В таком случае физика может вообще не сломаться!