В ответ на универсальную теорию гравитации Ньютона Эйнштейн разработал общую теорию относительности. Но даже сам автор, то есть Альберт Эйнштейн, несмотря на свои чрезвычайные умственные способности, понимал, что его теория не является идеальной и в ней могут быть изъяны. Теория относительности хорошо работает при объяснении многих явлений во Вселенной работает, но есть явления, где эта теория не работает. Авторы нового исследования, опубликованного в издании The European Physical Journal C, считают, что решение этой проблемы в том, что нужно посмотреть на теорию относительности более внимательно и выяснить, какие ее составляющие не так важны, как кажутся, пишет ScienceAlert.
Теория гравитации
Авторы нового исследования считают, что если вывести закон, сохраняющий математические свойства энергии и импульса, то теория относительности Эйнштейна сможет преодолеть некоторые проблемы. Теория относительности сейчас считается лучшим описание гравитации. Как известно, гравитация описывает способность объектов, имеющих массу, притягиваться друг к другу. Модели гравитации объясняют почему спутники притягиваются к планетам, почему сталкиваются галактики и даже почему любой предмет, выброшенный человеком, падает вниз, а не вверх.
Проблемы теории относительности Эйнштейна
В то же время такая теория гравитации должна работать во Вселенной, где объекты с одинаковым зарядом отталкиваются, объясняя, почему атомные ядра слипаются с невероятной силой или почему нейтроны спонтанно распадаются с образованием протонов. Теория также должна работать тогда, когда объекты с огромной массой достигают невероятной плотности, а пространство-время настолько компактным, что сам свет больше не может выйти наружу. Речь идет о черных дырах. Но общая теория относительности не справляется с этой задачей. Это называется проблемой неперенормируемости гравитации Эйнштейна.
Перенормировкой называется «волшебная палочка», которую используют физики-теоретики, чтобы заставить исчезнуть разочаровывающую бесконечность в квантовых полях. Когда петли реальности, кажется, навсегда уходят вдаль в запутанном фрактале, используют перенормировку и модель реальности снова будет работать как нужно.
Но теория относительности не упрощает эту задачу. Квантовые поля, которые она описывает отказываются работать с предположениями квантовой механики. В результате возникает несовместимая физика, которая требует двух теорий объяснения устройства Вселенной, но одна из этих теорий будет иметь больше смысла.
Некоторые предположения Эйнштейна можно исключить
Формулировка теории относительности Эйнштейна была основана на серии предположений. То есть некоторые предположения можно исключить, если они не окажутся оправданными. Одно из наиболее фундаментальных предположений теории относительности заключается в том, что искривление пространства и времени согласуется с сохранением энергии и импульса. То есть перемещение в пространстве из одной точки в другую не должно влиять на энергию или скорость объекта, если только не произойдет изменение сил.
Это предположение хорошо работает в плоской и пустой Вселенной. Но она полна искривлениями, галактиками, известными частицами и теми, которые появляются и исчезают. Почти 50 лет назад физик Питер Расталл предложил немного другую модель гравитации. Ученый предположил, что материя и искривление пространства и времени связаны необычным образом, и это оставляет место для маневра стандартному закону сохранения энергии-импульса.
Авторы нового исследования пошли по схожему пути и обратились к релятивистской термодинамике, то есть физике обмена энергией в довольно экстремальных условиях, чтобы найти преобразования энергии и импульса, напоминающие уравнения, которые используются в теории относительности Эйнштейна.
В результате они нашли новый способ описания возникновения гравитации из искривленного пространства-времени, который отказывается от некоторых фундаментальных предположений теории относительности, но при этом с его помощью можно объяснить расширение Вселенной.
Оставьте первый комментарий