Tekst źródłowy strony Zmodyfikowana dynamika newtonowska

'''Zmodyfikowana dynamika newtonowska''', zmodyfikowana dynamika Newtona, '''MOND''' (od {{ang.|modified Newtonian dynamics}}) – [[hipoteza]] fizyczna, w której [[zasady dynamiki Newtona]] zmodyfikowane zostały o nieliniową zależność [[siła|siły]] od [[przyspieszenie|przyspieszenia]]. Została ona zaproponowana w celu wyjaśnienia niezgodności [[krzywa rotacji galaktyki|rotacji galaktyk]] [[galaktyka spiralna|spiralnych]] z oczekiwaniami na gruncie mechaniki newtonowskiej i tłumaczonej powszechnie jako istnienie [[ciemna materia|ciemnej materii]] w tych galaktykach.

Model MOND dobrze opisuje obserwowany stan rzeczy w stosunkowo niewielkiej skali galaktyk, ale w większości przypadków nie nadaje się do opisania procesów zachodzących na większą skalę – [[gromada galaktyk|gromad galaktyk]] i większych. Z tego powodu zmodyfikowana dynamika newtonowska nie uzyskała powszechnej akceptacji i obecnie większość astrofizyków uznaje istnienie ciemnej materii. Z drugiej strony model Wszechświata polegający na założeniu istnienia ciemnej materii i [[ciemna energia|ciemnej energii]], według zwolenników MOND nie sprawdza się w skali galaktycznej{{r|si}}.

== Tło historyczne ==
[[Grafika:GalacticRotation2.svg|right|thumb|[[Krzywa rotacji galaktyki]] – przewidywana (linia przerywana) i obserwowana (linia ciągła) prędkość gwiazd jako funkcja odległości od jądra galaktyki]]
Z obserwacji [[Układ Słoneczny|Układu Słonecznego]] i [[prawa Keplera|trzeciego prawa Keplera]] (oraz z ogólniejszego [[prawo powszechnego ciążenia|prawa powszechnego ciążenia Newtona]]) wynika, że prędkość obiegu ciał niebieskich wokół Słońca maleje wraz ze wzrostem odległości tych obiektów od gwiazdy. W latach 1970. rozpoczęto systematyczne obserwacje prędkości rotacji ramion [[galaktyka spiralna|galaktyk spiralnych]]. Obserwacje te jednoznacznie wykazały, że zależność spełniona w Układzie Słonecznym nie obowiązuje dla prędkości obiegu gwiazd wokół [[jądro galaktyki|jądra galaktyki]]. Gwiazdy okrążają jądro z prędkością, która nie zależy od ich odległości od centrum galaktyki (tzw. płaska krzywa rotacji).

[[Krzywa rotacji galaktyki]] przedstawia zależność pomiędzy odległością gwiazd od centrum galaktyki spiralnej na osi poziomej a [[prędkość orbitalna|prędkością orbitalną]] w galaktyce na osi pionowej. Przerywana krzywa oznaczona jako A ilustruje przewidywaną prędkość wynikającą z zaobserwowanego rozkładu materii w galaktyce oraz zastosowania [[zasady dynamiki Newtona|praw dynamiki Newtona]]. Wraz ze wzrostem odległości gwiazdy od jądra galaktyki, jej przewidywana prędkość orbitalna maleje. Linia ciągła oznaczona literą B przedstawia zaobserwowane prędkości orbitalne gwiazd. Prędkości te nie maleją wraz z odległością, lecz od pewnego momentu są praktycznie niezależne od odległości od centrum galaktyki.

Aby wyjaśnić rozbieżność między przewidywanymi i obserwowanymi prędkościami orbitalnymi, astrofizycy zaproponowali istnienie w galaktykach spiralnych [[ciemna materia|ciemnej materii]], rozłożonej w sferycznie symetrycznym [[halo galaktyczne|halo]] o rozmiarach znacznie większych od dysku galaktycznego. Postulat ten wyjaśnia zaobserwowaną rozbieżność poprzez zmianę rozkładu materii w galaktyce.

== Hipoteza zmodyfikowanej dynamiki newtonowskiej ==
Inne wyjaśnienie zostało zaproponowane w 1983 roku przez izraelskiego fizyka [[Mordechaj Milgrom|Mordechaja Milgroma]]{{r|adsabs}}, który zamiast modyfikować rozkład materii w galaktyce zaproponował wyjaśnienie rozbieżności poprzez zmodyfikowanie praw dynamiki Newtona. W zaproponowanej [[dynamika (fizyka)|dynamice]] prawo, mówiące że siła jest wprost proporcjonalna do [[masa (fizyka)|masy]] i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości ulega modyfikacji, w przypadku, gdy oddziaływanie jest bardzo słabe. Zmodyfikowane równanie Newtona ma postać:
::<math>m \vec{a}\left(\frac{a}{a + a_0}\right)=\vec{F}</math>
gdzie ''a''<sub>0</sub> jest stałą o wymiarze przyspieszenia, ''a''<sub>0</sub> ~ 10<sup>-10</sup> m·s<sup>-2</sup><ref>W oryginalnej pracy Milgram zaproponował tylko przemnożenie lewej strony przez pewną funkcję przyspieszenia, o określonych przez niego własnościach. Funkcja ''a/(a+a<sub>0</sub>)'' jest najprostszą funkcją posiadającą te własności</ref>. Niektórzy wolą pozostawiać zasadę dynamiki niezmienioną, a modyfikować [[prawo powszechnego ciążenia|prawo grawitacji]], co w przypadku galaktyk z punktu widzenia matematyki jest zupełnie równoważne.

Według tej hipotezy przyspieszenie wynikające z siły grawitacji na większe odległości byłoby większe niż się obecnie przypuszcza, a to tłumaczyłoby stabilność dysków [[galaktyka spiralna|galaktyk spiralnych]].

== Sukcesy i kontrowersje ==
MOND nie wyjaśnia problemu „brakującej masy” w [[gromada galaktyk|gromadach galaktyk]].  Prawidłowo za to przewiduje krzywe rotacji bogatych w gaz galaktyk, w przeciwieństwie do modeli zakładających istnienie ciemnej materii{{r|physorg}}.

Opublikowana w 2011 analiza katalogu [[SLoWPoKES]], zawierającego 1342 [[gwiazda podwójna|obiekty podwójne]] o niskiej masie i dużej separacji (ponad 500 [[jednostka astronomiczna|j.a.]]){{r|arxiv}}, sugeruje, że MOND dobrze opisuje wzajemne oddziaływanie obiektów w skali ok. 7000 j.a{{r|arxiv2}}.  Według obserwacji z 2013 MOND prawidłowo przewiduje zachowania [[galaktyka karłowata|galaktyk karłowatych]], poruszających się wokół [[Galaktyka Andromedy|galaktyki Andromedy]], bez odwoływania się do ciemnej materii{{r|newscientist}}.

Pierwotna wersja hipotezy zmodyfikowanej dynamiki newtonowskiej nie była w stanie wyjaśnić zaobserwowanego zachowania dwóch zderzających się gromad galaktyk, w których rozkład świecącego gazu jest wyraźnie różny od rozkładu masy{{r|Pocisk}} ([[Gromada galaktyk 1E0657-558|Gromada Pocisk]]). Dodatkowo, na jej bazie wciąż nie opracowano kompletnej teorii powstawania i ewolucji struktur we Wszechświecie. Jej relatywistyczne uogólnienie, [[Grawitacja tensorowo-wektorowo-skalarna|tensorowo-wektorowo-skalarna grawitacja]] (TeVeS), uniemożliwia m.in. istnienie stabilnych gwiazd w długiej skali czasowej{{r|Seifert}}.  W 2007 roku astronom John Moffat opublikował artykuł prezentujący wersję hipotezy zmodyfikowanej grawitacji, która jego zdaniem dobrze opisuje zachowanie się Gromady Pocisk w kontekście zmodyfikowanej wersji MOND. Wersja Moffata nie została szeroko przyjęta w środowisku naukowym{{r|space}}.

== Zobacz też ==
* [[gromada galaktyk 1E0657-558]]

== Przypisy ==
{{Przypisy|
<ref name=space>{{cytuj stronę| url = http://www.space.com/4554-scientists-dark-matter-exist.html| tytuł = Scientists Say Dark Matter Doesn't Exist| data dostępu = 2011-02-25| autor = Jonathan Nally| opublikowany = | praca = | data = 2011-02-25| język = }}</ref>
<ref name=si>{{cytuj stronę| url = http://spaceinfo.com.au/2011/02/25/is-gravity-wrong/| tytuł = Is gravity wrong?| data dostępu = 2007-10-29| autor = Jonathan Nally| opublikowany = | praca = | data = Ker Than| język = }}</ref>
<ref name=Pocisk>{{Cytuj pismo
 | url = http://arxiv.org/abs/astro-ph/0309303v2
 | tytuł = Direct constraints on the dark matter self-interaction cross-section from the merging galaxy cluster 1E0657-56
 | rok = 2004
 | autor = M. Markevitch, A. H. Gonzalez, D. Clowe, A. Vikhlinin, L. David, W. Forman, C. Jones, S. Murray, W. Tucker
 | czasopismo =     The Astrophysical Journal 
 | wolumin = 606
 | strony = 819
 | doi = 10.1086/383178
}}</ref>
<ref name=Seifert>{{Cytuj pismo
 | url = http://arxiv.org/abs/gr-qc/0703060 
 | tytuł = Stability of spherically symmetric solutions in modified theories of gravity
 | rok = 2007
 | autor = Michael D. Seifert
 | czasopismo = Phys. Rev. D
 | wolumin = 76
 | strony = 064002
 | doi = 10.1103/PhysRevD.76.064002
}}</ref>
<ref name=adsabs>{{cytuj pismo|nazwisko=Milgrom|imię=M.|tytuł=A modification of the Newtonian dynamics as a possible alternative to the hidden mass hypothesis|czasopismo=Astrophysical Journal|wolumin=270|strony=365–370|issn=0004-637X|język=en|url=https://articles.adsabs.harvard.edu/pdf/1983ApJ...270..365M|doi=10.1086/161130}}</ref>
<ref name=arxiv>[http://arxiv.org/abs/1004.2755 Sloan Low-Mass Wide Pairs of Kinematically Equivalent Stars (SLoWPoKES): A Catalog of Very Wide, Low-mass Pairs]</ref>
<ref name=arxiv2>[http://arxiv.org/abs/1105.1873 The Breakdown of Classical Gravity?]</ref>
<ref name=physorg>[http://www.physorg.com/news/2011-02-gas-rich-galaxies-gravity-theory.html Gas rich galaxies confirm prediction of modified gravity theory]</ref>
<ref name=newscientist>{{cytuj stronę| url = http://www.newscientist.com/article/dn23222-dark-matter-rival-boosted-by-dwarf-galaxies.html| tytuł =Dark matter rival boosted by dwarf galaxies| data dostępu = 2013-03-22| autor = Stuart Clark| opublikowany = New Scientist| praca = | data = 2013-02-28| język = }}</ref>
}}

== Linki zewnętrzne ==
* [http://arXiv.org/find/physics,astro-ph/1/abs:+mond/0/1/0/all/0/1 preprinty związane z MOND] 
* [http://nedwww.ipac.caltech.edu/level5/Sept01/Milgrom2/Milgrom_contents.html MOND – A Pedagogical Review]
* [http://www.scholarpedia.org/article/The_MOND_paradigm_of_modified_dynamics ''The MOND paradigm of modified dynamics''] autorstwa Milgroma w serwisie Scholarpedia
* [[Sabine Hossenfelder]], ''[https://www.youtube.com/watch?v=2VNcDoLNJk8 Modified gravity, demystified]'', [[YouTube]], 15 listopada 2020 [dostęp 2021-03-14] (''Grawitacja zmodyfikowana – wyjaśniona'').

{{Teorie grawitacji}}

[[Kategoria:Dynamika]]
[[Kategoria:Teorie grawitacji]]
[[Kategoria:Astrofizyka]]
[[Kategoria:Hipotezy astronomiczne]]
[[Kategoria:Isaac Newton]]