Галактики без тёмной материи: что скрывает энтропия Цаллиса? экспресс
Если взять кастрюлю с кипящей водой и добавить горсть макарон, они быстро разварятся и слипнутся в комок. Но в огромном ресторанном котле, где макароны свободно плавают, каждая остаётся отдельной. С галактиками похожая история: обычные законы тепла (энтропия) работают, когда частицы почти не замечают друг друга, а в тесной гравитационной «кастрюле» звёзды и газ так сильно связаны, что привычные правила ломаются. Бекенштейн и Хокинг когда-то вывели формулу энтропии для чёрных дыр, но для целых галактик она часто даёт сбои.
Тут на сцену выходит энтропия Цаллиса — способ считать беспорядок не для гордых одиночек, а для систем, где всё переплетено, как спагетти в тарелке. В статье проверили несколько таких «спагетти-энтропий» и обнаружили, что только вариант Цаллиса точно описывает, с какой скоростью вращаются галактики и как движется газ в их скоплениях. Оказалось, что поправка, которую вводит эта энтропия, не зависит ни от размера, ни от массы, ни от температуры системы — она как универсальная приправа, работающая одинаково и для маленьких шаровых скоплений, и для гигантских скоплений галактик.
Самое интригующее предсказание: должны существовать скопления галактик, где гравитация полностью объясняется без тёмной материи — только за счёт особой энтропии. Такие «голые» скопления стали бы решающей проверкой: если их найдут, это укажет на новую физику, а не на невидимое вещество. Похожие системы уже видели на уровне отдельных галактик и шаровых скоплений, но теперь учёные ждут их и на больших масштабах. А значит, привычная кастрюля с макаронами, возможно, скрывает в себе намёк на устройство целых скоплений — нужно лишь подобрать верный рецепт энтропии.
Энтропия Цаллиса изначально появилась не в космологии, а в физике плазмы и теории информации — для описания систем с «тяжёлыми хвостами» распределений, где экстремальные события случаются чаще, чем предсказывает обычная статистика.
В романе «Тёмный лес» Лю Цысиня цивилизации используют законы физики как оружие — возможно, манипуляции с энтропией на галактических масштабах стали бы идеальным инструментом космической войны.