Wpadłem na pomysł, jak oszacować rozkład ciemnej materii we Wszechświecie na podstawie kilku założeń i twórczego skojarzenia matematyki z fizyką. Jako matematyk i niedoszły fizyk mam zdolność kojarzenia fizyki z matematyką w sposób może nawet zaskakujący dla specjalistów.
Zacznę od założenia, że materia barionowo-leptonowo-fotonowa stanowi około 1/6 materii we Wszechświecie. Mówiąc inaczej, około 83% materii we Wszechświecie to niewidzialne duchy, które przenikają nasze ciała i najgrubsze ściany bez pozostawiania jakichkolwiek śladów takiego przejścia. Masa tych niewidzialnych duchów jest pięć razy większa niż masa wszystkich galaktyk plus masa gazu i pyłu międzygalaktycznego, plus masa czarnych dziur, gwiazd, planet, komet pozagalaktycznych..., zsumowana z masą wszystkich fotonów, neutrin i duchów, które nam się objawiają.
Czy ułamek 1/6 nie kojarzy się z kostką do gry - narzędziem matematyków do rzucania losowego w rachunku prawdopodobieństwa? A to natychmiast wywołuje kolejne skojarzenia i pytania. Skoro masywne niewidzialne duchy można obserwować tylko jako duże skupiska wielkości galaktyki, to dlaczego nie użyć rachunku prawdopodobieństwa do oszacowania tego, co i tak nie może ostać zmierzone ani policzone w sposób ścisły?
Wyobraźmy sobie Wszechświat w postaci powierzchni, na którą Bóg chlapnął farbą kolorową i wiemy, że zachlapał 1/6 tej powierzchni. Czy mamy podstawy, żeby założyć, że zrobił to tylko raz? Raczej mamy podstawy sądzić, że zrobił to przynajmniej 2 razy - drugim razem zachlapał 5/6 powierzchni inną farbą - czarną. Stworzył w ten sposób dwa rodzaje materii. Ponieważ nie mógł zachlapać wcześniej zachlapanej powierzchni kolorowej, widzimy, że analogia z Bogiem chlapiącym losowo jest słaba. Wracamy do kostek i rzucania losowego.
Mamy słabo określone zadanie z rachunku prawdopodobieństwa. Mamy jeden rzut kostką sześciościenną i nieznaną liczbę rzutów kostkami o nieznanej liczbie ścian. Mamy za to ułatwienie - nie interesuje nas, co wypadnie. Tak, nie interesuje nas liczba oczek, która będzie na widocznej ściance kostki. Pytanie jest następujące: Ile razy Bóg musi rzucić losowo wybraną kostką, żeby nie móc wypełnić pozostałej, niezachlapanej powierzchni, bo mu się nie zmieści na niej farba.
Zakładamy, że Bóg za pierwszym razem wylosował kostkę sześciościenną. Za drugim razem mógł wylosować kostkę dwuścienną (zwaną monetą), a za trzecim razem kostkę trójścienną. I zakończył losowanie, bo już zachlapał 100% powierzchni. Możemy jednak założyć, że najpierw zachlapał 1/6, za drugim razem - 1/9, za trzecim - 1/4. Jeśli za czwartym razem sięgnie i trafi na monetę, to będzie koniec, bo wyrzuci 18/36, a pozostało mu już tylko 17/36 do zachlapania.
Oczywiście nie mamy powodu ograniczać się do ułamków "kostkowych", Bóg może wyrzucić 2/3 a nawet 5/6. Zauważmy, że nasi fizycy wierzą w następujący scenariusz. Najpierw Bóg wyrzucił liczbę 1/6 a potem 5/6. Czy to brzytwa Ockhama tak ogranicza fizyków? Jeśli tak, to niech się zastanowią, czy na pewno rozkład 1/6 i 5/6 jest bardziej "ekonomiczny" i "prawdopodobny" niż rozkład 1/6, 1/3 i 1/2? Czy intuicja brzytwy O. nie sugeruje, że skoro odkryliśmy rodzaj materii, którego jest tylko 1/6, to w pozostałości 5/6 jest więcej niż jeden rodzaj materii? Czy Ockham, który by wszedł do ogrodu mającego nieznaną liczbę grządek i zobaczył, że jeden gatunek warzyw rośnie na jednej grządce, zajmującą 1/6 ogrodu, a pozostałe 5/6 ogrodu zarasta nie wiadomo co - coś nierozpoznawalnego, czego nie widać tej odległości, ale na pewno co innego - czy Ockham by uznał, że w ogrodzie rosną tylko dwa gatunki warzyw?
Ja osobiście skłaniam się do hipotezy, że w ogrodzie jest 5 grządek i 5 gatunków warzyw: 1/3, 1/4, 1/5, 1/6 i 1/20. My jesteśmy mieszkańcami grządki "1/6" a cała reszta - 5/6 - to "ciemna materia". Ale dla mieszkańców grządki "1/20", reszta, czyli "ciemna materia" to 19/20 masy Wszechświata
Inne tematy w dziale Technologie
