В сентябре 2019 году я встретил Милгрома на пятидневном семинаре в Бонне (Германия)5. Высокий худой Милгром в черной футболке, черных брюках и кроссовках всегда сидел в первом ряду, постоянно задавая вопросы и вступая в бурные дискуссии. Он уделил мне много времени в перерывах между докладами, чтобы рассказать свою историю.

Мордехай Милгром (слева) разговаривает с астрофизиком Андре Медером из Женевского университета во время Боннского семинара по модифицированной ньютоновской динамике в сентябре 2019 года

Милгром (его еще зовут Моти) с 1970-х годов работает в Институте имени Вейцмана в Реховоте (Израиль), по образованию – специалист по физике элементарных частиц. В 1980 и 1981 годах во время саббатикала – творческого отпуска – в Институте перспективных исследований в Принстоне он познакомился с новым бурно развивающимся направлением науки – динамикой галактик – и с интересом узнал, что кривые вращения почти всех галактик на больших расстояниях от центра становятся плоскими.

Дело в темной материи, не так ли? Все так говорят. А вдруг что-то не так с законами Ньютона? Что будет, если предположить, что плоские кривые вращения – следствие некой неньютоновской гравитации? Сначала Милгром и сам отнесся к этой идее скептически. «Если бы меня тогда спросили, может ли из этого что-то получиться, то я сказал бы, что вряд ли», – говорит он. Но, к его удивлению, при попытке такого объяснения странных результатов наблюдений не возникло никаких теоретических противоречий. Постепенно стало очевидно, что плоские кривые вращения можно легко объяснить, просто подправив закон тяготения Ньютона.

Вернувшись в Израиль, 35-летний Милгром как одержимый занялся детальной разработкой своей теории. «Я почти не спал. Под рукой рядом с кроватью всегда была тетрадь. Жена говорит, что бо`льшую часть времени я вообще ничего не воспринимал». И он ни с кем об этом не говорил, чтобы коллеги не сочли его сумасшедшим или еще хуже – не украли его идеи. «Я был совершенно уверен, что все тут же схватятся за эту мысль, настолько я был уверен в своей правоте», – говорит он.

Но когда Милгром в частном порядке послал три свои статьи о модифицированной ньютоновской динамике пяти выдающимся астрофизикам-теоретикам, в том числе Мартину Рису и Джерри Острайкеру, то никто из них не проявил особого энтузиазма, хотя они при этом и не сочли его психом. И когда он решил опубликовать свою первую статью на эту тему, то ее не приняли ни в Astronomy & Astrophysics, ни в The Astrophysical Journal, ни в Nature. Только после долгой и изматывающей борьбы с редакцией вторую и третью статью Милгрома о вытекающих из его теории следствиях для галактик, групп и скоплений галактик наконец приняли в The Astrophysical Journal. После этого ему удалось убедить редакцию журнала опубликовать также и первую статью.

Эти три статьи были напечатаны подряд в шестом выпуске журнала, вышедшем 15 июля 1983 года6. Уверенность Милгрома в своей правоте, которая никогда не покидала его, чувствуется уже с первых фраз первой статьи. «Я рассматриваю возможность того, что на самом деле в галактиках и системах галактик нет значительного количества невидимой массы, – пишет он. – Результаты наблюдений можно воспроизвести без привлечения значительного количества скрытой массы, если для описания движения тел в гравитационном поле (например, гравитационном поле галактики) использовать модифицированный вариант ньютоновской динамики».

Вот так. Темной материи не существует.

Чтобы объяснить гипотезу Милгрома, следует вернуться к понятию кривой вращения. В нашей Солнечной системе Нептун движется по орбите намного медленнее Меркурия, поэтому гораздо больше удален от Солнца, а сила тяготения уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния – во всяком случае, так гласит ньютоновский закон всемирного тяготения. Меньше сила притяжения – значит, меньше скорость. График зависимости скорости движения по орбите от расстояния до центра притяжения имеет вид убывающей непрерывной функции – это так называемая кеплеровская кривая, названная так в честь Иоганна Кеплера, который первым в начале XVII века сформулировал математические законы движения планет.

Конечно, предполагалось, что кривые вращения галактик будут несколько отличаться от кривой вращения для планетной системы. Чтобы понять почему, сравним нашу Солнечную систему с Галактикой. Почти вся масса Солнечной системы сосредоточена в самом Солнце, в то время как масса Галактики распределена по гораздо большему объему. Скорость орбитального движения звезды (или любого другого объекта) определяется не только массой, сосредоточенной в центре Галактики, а всей массой, расположенной внутри орбиты. Но на больших расстояниях от центра – на темных окраинах Галактики – предполагалось обнаружить что-то вроде кеплеровского уменьшения орбитальной скорости: чем дальше звезда (или облако водорода), тем медленнее она должна двигаться по орбите.

А вот согласно радиоастрономическим наблюдениям (см. главу 8) скорость вращения остается постоянной далеко за пределами видимого диска Галактики. Другими словами, кривая вращения на каком-то расстоянии выходит на предельную скорость, а за пределами этого расстояния становится плоской (то есть скорость остается постоянной), что свидетельствует о наличии большого количества невидимой гравитирующей материи. Это не значит, что галактики вращаются подобно колесам, как твердые тела – удаленные объекты обращаются по более длинным орбитам и поэтому, хотя скорость их такая же, как у более близких к центру звезд, времени на полный оборот они затрачивают больше.

Но в связи с плоскими кривыми вращения возникает очень серьезная проблема, которая ставит под сомнение теорию темной материи: почему же она распределена именно так, что получаются плоские кривые вращения, а не какие-нибудь другие с более медленным относительно кеплеровского падением скорости с расстоянием от центра? У Милгрома на это готов простой ответ. Если сила притяжения уменьшается обратно пропорционально расстоянию, а не квадрату расстояния, то естественным образом получается плоская кривая вращения. Не нужно никакой темной материи, и не надо ломать голову и думать, почему она распределена так, что получаются плоские кривые вращения. Все, проблема решена.

Но подождите! Ведь в нашей Солнечной системе гравитация так себя не ведет! И почему в Галактике все не так, как в планетной системе? Почему гравитация там ведет себя не так, как у нас под носом? Согласно теории MOND, все дело в силе гравитационного поля. Когда эта сила оказывается меньше некоторого предельного уровня, характер гравитации меняется и сила перестает подчиняться закону обратных квадратов Ньютона. На земной поверхности мы имеем привычное нам гравитационное поле величиной 1 g (что соответствует ускорению силы тяжести 9,81 м/с2). На поверхности Луны ускорение силы тяжести составляет всего 0,16 g. А саму Луну на орбите удерживает притяжение Земли, величина