8.14 Paradygmat Cząsteczek Ciemnej Materii

Strona główna ／ Rozdział 8: Teorie paradygmatu, które zakwestionuje Teoria Włókien Energii

Trzy cele:

• Pomóc czytelnikom zrozumieć, dlaczego „cząsteczki ciemnej materii” były długo używane do wyjaśniania dodatkowej grawitacji i wzrostu struktur.
• Wskazać trudności na małych skalach, wśród różnych narzędzi i przy bezpośrednich poszukiwaniach.
• Zaproponować jednolitą reinterpretację: wykorzystanie Statystycznej Tensorowej Grawitacji (STG) jako podstawy (zob. 1.11), z wykorzystaniem jednolitego rdzenia tensorowego do wyjaśnienia zarówno dynamiki, jak i soczewek grawitacyjnych, bez potrzeby ciemnych cząsteczek; mikroskalowe źródło pochodzi z „ciągnięcia–rozpraszania” statystyki Ogólnych Niestabilnych Cząsteczek (GUP) (zob. 1.10); a Tensorowy Szum Tła (TBN) w stronie promieniowania pełni rolę dwóch stron tej samej monety (zob. 1.12). W dalszej części tekstu używamy pełnych nazw: Ogólne Niestabilne Cząsteczki, Statystyczna Tensorowa Grawitacja oraz Tensorowy Szum Tła.

I. Co mówi obecny paradygmat

1. Główne założenie
   Wszechświat zawiera komponenty materialne, które nie emitują światła, słabo oddziałują z elektromagnetyzmem, są niemal zimne, o niskim ciśnieniu i mogą być opisane jako cząsteczki bez kolizji.

• Ten składnik najpierw tworzy strukturę przypominającą halo, do której wpada zwykła materia, tworząc galaktyki i klastry galaktyk.
• Krzywe rotacji galaktyk, soczewkowanie grawitacyjne, dynamika klastrów, akustyczne szczyty Kosmicznego Tła Mikrofalowego (CMB) oraz Oscylacje Akustyczne Baryonów (BAO) mogą być połączone w ramach „widocznego + ciemnego halo”.

2. Dlaczego jest to popularne

• Ekonomia parametrów: tylko kilka makroparametrów wystarczy, aby objąć wiele rodzajów obserwacji na pierwszym poziomie jedności.
• Doświadczenie z narzędziami: metody N-body/połowicznie analityczne/łańcuchy sprzężenia zwrotnego płynów są w pełni rozwinięte i nadają się do zastosowań inżynieryjnych.
• Intuicyjna narracja: „Dodatkowa grawitacja = więcej (niewidocznej) masy.”

3. Jak to należy rozumieć
   W istocie jest to fenomenologiczne zapisywanie: dodatkowa grawitacja jest rejestrowana jako dodatkowa masa. Pytania „kim są te cząsteczki?” i „jak one ze sobą współdziałają?” są pozostawiane eksperymentalnym poszukiwaniom. Wiele szczegółów zależy od sprzężenia zwrotnego i dostosowywania parametrów w celu wchłonięcia złożoności.

II. Trudności i kontrowersje w obserwacjach

1. Kryzys małej skali i „zbyt uporządkowane” prawo skalowania

• Pojawiają się powtarzające się problemy, takie jak brak karłowatych gwiazd, zbyt duże niepowodzenia, problemy z kształtem jądra–powłoki, które często wymagają silnego sprzężenia zwrotnego i regulacji wielu parametrów.
• Dynamika pokazuje nadzwyczaj uporządkowane zależności empiryczne (takie jak baryonowy Tully–Fisher, zależność przyspieszenia radialnego): widoczna masa ↔ zależność skali przyciągania zewnętrznej tarczy, która jest tak ściśle powiązana, że wydaje się być „jedną linią”, co w kontekście „cząsteczek bez kolizji + sprzężenia zwrotnego” wydaje się zbyt przypadkowe.

2. Rozbieżności w lensingu–dynamice oraz różnice w kategoriach środowiskowych
   W niektórych systemach istnieją systematyczne niewielkie różnice między masą lensingową a masą dynamiczną; podobne obiekty w różnych dużych skalach środowiskowych/kierunkach wykazują spójne nieduże różnice. Jeśli wszystko przypiszemy do „błędów systemowych/sprzężenia zwrotnego”, zdolność diagnostyczna spadnie.
3. Różnorodność w zderzeniach klastrów
   Niektóre przypadki wspierają intuicję „separacji ciemnej materii”, ale istnieją także przypadki, które nie do końca pasują do tej intuicji, tj. rozmieszczenia masy–gazu–galaktyki; różne systemy często wymagają różnych modyfikacji mikrofizycznych (interakcje samo-sobie, ciepłe/zatarte itd.), aby historia była logiczna, co sprawia, że staje się bardziej patchworkowa.
4. Długoterminowa luka w badaniach eksperymentalnych
   Bezpośrednie wykrywanie, akceleratory i sygnały pośrednie w wielu iteracjach wciąż nie przynoszą niepodważalnych pozytywnych wyników; mikroskalowa tożsamość staje się coraz bardziej niepewna.

Krótka konkluzja
„Dodanie masy do halo” jest skuteczne na pierwszym etapie, ale w obliczu wyzwań takich jak mała skala spójności, różnice w narzędziach, różnorodność przypadków i mikroskalowe puste przestrzenie, coraz bardziej zależy od poprawek i regulacji parametrów w celu utrzymania jedności.

III. Przeformułowanie za pomocą Teorii Filamentów Energetycznych (EFT)

Jedno zdanie wyjaśnienia
Zamień „dodatkową grawitację” z „niewidocznych cząsteczek” na Statystyczną Tensorową Grawitację (STG): dla danej widocznej dystrybucji, jednolity rdzeń tensorowy bezpośrednio tworzy zewnętrzne pole przyciągania tarczy; to samo mapa potencjału tensorowego kontroluje zarówno dynamikę, jak i lensing, bez potrzeby cząsteczek ciemnej materii. Źródło mikroskalowe pochodzi z „ciągnięcia–rozpraszania” statystyki Ogólnych Niestabilnych Cząsteczek (GUP) oraz zasilania promieniowania z ich rozkładu (TBN).

Prosta analogia
To nie jest „dodanie balda z niewidzialnym piaskiem do dysku,” ale raczej „morze napięcia,” które organizuje się w rozciągniętą sieć, gdy spotyka się z widocznym materiałem: wzór sieci (wynik jednolitego rdzenia tensorowego) prowadzi ruch w kierunku ustalonego przyciągania zewnętrznego; to, co widzisz w polach prędkości i ścieżkach światła, to dwie różne projekcje tej samej sieci.

Trzy kluczowe punkty dla reinterpretacji EFT

1. Cząsteczki stają się odpowiedziami: z „dodawania masy” na „dodawanie odpowiedzi”
   Dodatkowa grawitacja nie pochodzi już z „dodawania niewidocznego zbioru masy,” lecz jest obliczana przez jednolity rdzeń tensorowy z widocznego pola gęstości:

• Fizyczne znaczenie rdzenia: „podatność/łatwość rozciągania” statystycznego pola energii na widoczną dystrybucję;
• Skład rdzenia: izotropowa baza, która stopniowo zanika z wielkością + anisotropowy termin związany z polem zewnętrznym/geometrycznym (odzwierciedla integrację ścieżki i środowisko);
• Ograniczenia rdzenia: zwraca klasyczną grawitację w lokalnych eksperymentach; w długich ścieżkach/niska przyspieszenie daje możliwą do rozróżnienia zmianę.

2. „Porządek” staje się konieczną projekcją
   Baryonowe Tully–Fisher, zależności przyspieszenia w kierunku radialnym itp. stają się projekcjami strukturalnymi jednolitego rdzenia tensorowego:

• Widoczna gęstość powierzchni i odpowiedź rdzenia wspólnie ustalają skalę prędkości;
• Na końcu niskiej przyspieszenia pojawia się zewnętrzna przyciągająca siła, która odpowiada baryonom na tej samej skali;
• Zsaturation/transition kształt rdzenia ustawia małą amplitudę rozproszenia—nie polega to na „przypadkowym dopasowaniu” szczegółów feedbacku z różnych układów.

3. Dynamika–Lensing „jedna mapa do wielu zastosowań”
   Ta sama mapa podstawowego tensorowego potencjału i ten sam rdzeń muszą jednocześnie zmniejszyć:

• Reszty krzywych rotacji;
• Reszty zbieżności słabego lensingu (κ);
• Micro-shift w opóźnieniu czasowym silnego lensingu.

Testowalne wskazówki (przykłady)

• Jeden rdzeń dla wielu zastosowań (trudny test): W tym samym galaktyce/klastrze, użyj tego samego rdzenia do dopasowania krzywych rotacji + słabego lensingu κ, a następnie przewiduj opóźnienie czasowe silnego lensingu; trzy reszty powinny się zgodzić w tym samym kierunku.

Podsumowanie tej sekcji

1. Paradygmat ciemnej materii cząsteczek wyjaśnia dodatkową grawitację jako dodatkową masę i jest skuteczny w pierwszym etapie. Jednak pod wpływem wyzwań takich jak jednorodność małych skal, różnice między narzędziami, różnorodność przypadków i pustka mikroskalowa, staje się coraz bardziej zależny od „poprawek” i dostosowywania parametrów.
2. Statystyczna Tensorowa Grawitacja + Jednolity Tensorowy Rdzeń wyjaśnia te same dane poprzez:

• Nie dodając cząsteczek, ale bezpośrednio tworząc zewnętrzne pole przyciągania z widocznej gęstości;
• Używając tej samej mapy podstawowego tensorowego potencjału do zjednoczenia dynamiki i lensingu;
• Zmieniając reszty „w tej samej kierunku i zależne od środowiska” na piksele mapy tensorowego topografii.

3. Jeśli „jeden rdzeń do wielu zastosowań” zostanie udowodniony w większej liczbie systemów, potrzeba ciemnych cząsteczek zniknie; w takim przypadku „dodatkowa grawitacja” będzie bardziej wyglądać jak statystyczna odpowiedź morza energii niż jak rodzina cząsteczek, które nie zostały jeszcze odkryte.