Foire aux Questions

Original: http://astroweb.case.edu/ssm/mond/faq.html

 

 

 

Q: quelle est le MOND ?
A: MOND est synonyme de la dynamique newtonienne modifiée. C’est une modification de la Loi de force newtonienne habituel l’hypothèse en 1983 par Moti Milgrom de l’Institut Weizmann comme alternative à la matière noire.

 

Q: quelle est la modification ?
A: MOND peut être interprété comme soit une modification de la gravité à travers un changement à l’équation de Poisson, ou une modification de l’inertie à travers une rupture de l’équivalence de la masse inertielle et gravitationnelle.

 

La modification a été apportée à des accélérations très petites. Ci-dessus une accélération critique a0 (un paramètre de la théorie), tout est normal. Dessous d’a0, l’accélération efficace approche a = (gN a0) 1/2, où gN est l’accélération normale newtonienne. Les deux régimes sont rejoints en douceur par une interpolation fonction mu(x) avec la propriété asymptotique mu(x) → 1 x » 1 et mu(x) → x x « 1, où x = a/a0.

 

Dans le cas d’une modification de la Loi d’inertie, un = F/m devient a=F/[m*mu(x)], et se trouve à l’accélération efficace de

 

a*MU(x) = GN.

 

Dans le cas d’une modification de la Loi de la gravité, l’équation de Poisson devient

 

 

qui est bien approximée par a*mu(x) = GN.

 

Q: n’est-il pas assez radicale pour modifier ces lois fondamentales ?
A: sûr. Tout comme il est drastique pour remplir l’univers de la matière noire froide non baryonique constituée de nouvelles particules fondamentales, que nous ne savons pas réellement exister. Les données nous conduire à l’un de ces deux extrêmes. La question est bien sûr, qui est une meilleure approximation de la Nature ?

 

Q: quel est mu(x) ?
R: la fonction d’interpolation n’est pas spécifiée théoriquement, mais il existe une gamme assez étroite de mu(x) empiriquement acceptable. Les formes possibles qui sont acceptables pour les données de la galaxie sont
MU(x) = x(1+x2)-1/2
MU(x) = x/(1+x), et
MU(x) = 1-e-x.

 

Q: quelle est l’ampleur de l’accélération ?
R: a0 = 1,2 x 10-10 m s-2, c’est-à-dire, environ un Angstrom par seconde par seconde. Il s’agit d’une part en 1011 de ce que nous ressentons à la surface de la terre. La valeur exacte dépend de l’échelle des distances aux galaxies, alors peut-être il vaudrait mieux dire a0 = 1,2 x 10-10 m s-2 h752, où h = H0/75 est la constante Hubble (le taux d’expansion de l’univers) en unités de H0 = 75 km s-1 Mpc-1. (Actuellement, la plupart des mesures signalent des valeurs dans le quartier de H0 = 72 km s-1 Mpc-1.)

 

Q: pourquoi une accélération selon modification ?
R: nous pensons habituellement tout d’abord en ce qui concerne une modification à une échelle de longueur : galaxies sont grands, donc peut-être gravité est différente sur de grandes échelles. Cela ne fonctionne pas. Mais il existe d’autres échelles qui sont différentes sur les galaxies. L’un d’eux est la très faible accélération centripète vécue par les étoiles en orbite au sein de galaxies. C’est juste aussi éloigné de nos laboratoires qu’est l’échelle des galaxies. MOND était motivée par deux observations: 1) la platitude asymptotique de la courbe de rotation et de 2) la pente de la relation de Tully-Fisher (M ~ Vflat4). Ces deux choses conduisent à une échelle d’accélération :

 

Newton: GM/R = V2
Observé: M = AV4
où A est une constante qui détient sans égard aux différences en R. quadrature Newton,
V4 = (GM/R) 2 = M/A
A-1 = G2M/R2 = G * (G * grammage)
et G * masse surfacique a unités d’accélération :
A-1 = Ga0

 

Q: MOND s’adapte à la courbe de rotation des galaxies spirales bien, mais il a été conçu pour cela. Si ces données fournissent aucun test ?
R: Oui.
Que le MOND a été « conçu » pour adapter la courbe de rotation et est donc garanti pour le faire est une idée fausse commune.
MOND et matière noire ont été inventés pour expliquer la présence de mass écarts dans les données astronomiques, surtout les courbes de rotation plate des galaxies spirales. Il est souvent affirmé que le MOND est ad hoc (et donc mauvais), mais ceci est également vrai de la matière noire. Une fois invoquée, matière noire peut être distribué en aucune façon nécessaire pour expliquer n’importe quoi. Il est difficile de tester et ne constitue pas une théorie falsifiable. En revanche, une fois qu’une loi de force modifiée est spécifiée, il n’y a pas de liberté pour régler ses prédictions. MOND ne peut pas s’adapter à n’importe quelle courbe de rotation arbitraire : il est attaché vers le bas par la distribution de masse observée. Toutefois, il ne convient pas à des données réelles. Selon moi, il est remarquable que de la variété infinie des choses que les courbes de rotation pourraient plausiblement faire ils étaient causés par un disque newtonienne + halo de matière noire, ils font en fait la chose un (et un seul) autorisés par MOND.
Idée fondamentale ou gros Accident cosmique ? (Est-Dieu subtile ou malveillant) ?
Le détracteur du MOND affirme souvent que c’est juste une sorte de coup de chance, donc je suppose qu’ils préfèrent croire que Dieu est malveillant.

 

Q: mais attendez, il y a une objection fondamentale à l’échelle de l’accélération. Les atomes au sein des étoiles ont acceleratoins dans le régime newtonien. Étant donné que les constituants de l’étoile sont newtoniens avec un > a0, l’étoile elle-même ne peut jamais être dans le régime MOND.
R: cela se résume à lorsque vous pouvez considérer un objet d’être une boule de billard, car nous sommes si friands de faire en physique. Est une star un objet newtonienne unremitingly à cause de la motion microscopique de ses atomes constiuent ? Ou peut elle être traitée comme une masse de point dans le champ gravitationnel beaucoup plus grande de la galaxie ?
Il serait tout à fait une chose que les accélérations des atomes au sein des étoiles susceptibles d’affecter leur mouvement dans les galaxies. Il y a une condition de correspondance entre les Newtoniens et régimes MOND. Cela définit efficacement la situation à laquelle vous êtes en régime d’un ou l’autre – et si intérieur de choses à ce régime peut être traitée comme une boule de billard unique aux fins du calcul de son mouvement, par exemple le barycentre du système solaire sur la galaxie. Le système solaire est newtonien à environ un dixième d’un an de la lumière ; tous l’infrastructure que nous connaissons est bien dans ce rayon et pas du tout la motion galactique.
Si la mécanique quantique nous a appris quelque chose, c’est qu’il y a un régime où la sous-structure compte et un autre où le rapprochement boule de billard est assez bons. Si cette analogie s’étend au MOND ou pas j’attends sera débattu pendant de nombreuses années à venir. Il ne semble pas déraisonnable qu’il pourrait.

 

Q: ne serait pas effets MOND apparaissent dans les essais de système solaire de précision ?
R: ils peuvent avoir déjà. Si elles doivent ou non dépend de la mu(x) de fonction d’interpolation. Les accélérations à l’intérieur du système solaire sont des millions de fois supérieures à l’échelle d’accélération de MOND, donc tout ce qui peut être testé ici est la déviation (légère) de la fonction d’interpolation de l’unité. Cela pourrait être perceptible mu(x) s’approche de l’unité lentement dans la limite de x » 1, mais ne serait pas si elle converge rapidement. Par exemple, si mu(x) = 1-e-x, la déviation que l’on cherche est de commander une partie par e108.
MOND et la relativité générale
Q: est-ce en contradiction avec la relativité générale MOND ?
R: il semble généralement présumer qu’il faut, mais ce n’est pas vrai. GR et MOND s’appliquent à des régimes très différents. La relativité, c’est ce qui arrive comme v → c ; MOND, c’est ce qui arrive comme un → 0. Empiriquement, ces régimes ne pouvait pas être plus éloignées.

 

Q: existe-t-il une théorie relativiste complète intégrant le MOND ?
R: il y a des suggestions, telles que progressivement couplé gravité de Bekenstein et stratifié la théorie tenseur-scalaire Sanders. Il n’est pas évident que ces sont satisfaisants, mais au moins ils démontrent qu’il est possible de construire des théories qui englobent les GR et MOND.
C’est un problème difficile, surtout sur le plan conceptuel. Il a fallu beaucoup de temps pour aller de la loi carrée inverse à l’équation de Poisson et de la relativité restreinte aux ressources génétiques. Si les ressources génétiques et du MOND sont corrects (comme semble se vérifier empiriquement), alors il faut une théorie plus vaste, englobant les deux. Mais ne vous attendez pas à dériver sur le dos d’une enveloppe en quelques minutes.

 

Q: qu’en est-il du principe d’équivalence ?
R: l’interprétation de l’inertie du MOND rompt la symétrie de l’équivalence de la masse gravitationnelle et inertielle, qui est l’un des fondements de la GR. Ce qui rend particulièrement difficile d’aboutir à une théorie relativiste. Expérimentateurs ont longtemps recherché pour infractions à l’équivalence sans succès, paraît-il inviolable. Toutefois, ces expériences sont toutes effectuées en accélération champs onze ordres de grandeur supérieurs à l’échelle de l’accélération du MOND. Les accélérations ne sont pas relatifs. Rappeler le qu’expérience d’un observateur dans un ascenseur de pensée de l’Einstein. L’observateur n’est peut-être pas en mesure de dire si le poids qu’il ressent est dû à être stationnaire sur la surface de la terre, soit parce qu’il est en accéléré à 1 gee dehors dans l’espace. Mais il sait tout vendre qu’il est en accéléré ! Vous pouvez faire l’expérience de Eotvos ici sur terre avec une précision arbitraire et ne jamais découvrir MOND. En outre, de telles expériences recherchent des différences de composition-dépendante : bois vs or ou quelque chose comme. Il n’y a rien dans le MOND qui est dépendante de composition. En effet, les données galactique qui soutiennent MOND sont les seules données qui tester le principe d’équivalence dans le régime applicable. Une interprétation juste, c’est que ça casse à petites accélérations. Nous n’avons pas une compréhension satisfaisante de l’origine de la masse d’inertie. Cette phénoménologie peut être un indice de gros.

 

 
Q: MOND can’t actually be true, can it?
A: Empirically it works. No empirical piece of evidence clearly contradicts* it. Its predictions come true where those of dark matter based theories fail. Could be.

 

* – This was true when I wrote this web page in the late ’90s. Now (2013) I would say there are two pieces of apparently contradictory evidence: the acoustic power spectrum of the cosmic microwave background (CMB), and rich clusters of galaxies. Both of these are further discussed on the main MOND page. In brief, the CMB isn’t really relevant [yet] as MOND provides no definitive prediction for it. It is very well fit by the standard ΛCDM cosmology, but we’ve given ourselves enough free parameters to guarantee a fit, so I’m not sure how impressed we should be with that. Rich clusters show a residual mass discrepancy – one still needs unseen mass, even with MOND! This is a clear problem for the idea, though it is conceivable that some normal matter remains undetected (we do have a missing baryon problem, after all). Even if this does indeed falisify MOND, it does not alleviate the burden of explaining the observed phenomenology: if MOND is wrong, why does it work as well as it does so often?

 

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