Астрофизик «исправляет» общую теорию относительности, отвергая главный закон

Альберт Эйнштейн был умным печеньем; в этом нет никаких сомнений. Но даже он знал, что его общая теория относительности – ответ XXI века на универсальную теорию гравитации Ньютона – не идеальна.

Как подержанный автомобиль, который вы купили на свою первую зарплату, он выполняет свою работу. для повседневных дел. Если слишком сильно толкнуть его на крутой холм или припарковать возле квантового торгового центра, двигатель заглохнет.

Аспирант астрофизики Российского университета дружбы народов Хамидреза Фазлоллахи предлагает нырнуть под капот. и посмотрите, какие компоненты не так важны, как кажутся.

Открыв закон, сохраняющий математическое качество, включающее энергию и импульс, он считает, что общая теория относительности сможет преодолеть еще несколько «лежачих полицейских».

Гравитация описывает тенденцию вещей, имеющих массу, собираться вместе. Будь то сталкивающиеся галактики, луна, борющаяся с инерцией в своем притяжении к планете, или яблоко, падающее на Землю с верхних ветвей дерева, модели гравитации должны объяснить, почему массы притягиваются.

Тем не менее, такие модели гравитации должны объяснять, почему массы притягиваются.

теория также должна работать во Вселенной, где объекты с одинаковым зарядом отталкиваются, объяснять, почему атомные ядра слипаются с невероятной силой или почему нейтроны самопроизвольно распадаются с образованием протонов. Она также должна работать, когда массы становятся настолько плотными, а пространство-время настолько компактным, что сам свет больше не может ускользнуть.

И, честно говоря, как бы хороша она ни была, общая теория относительности просто не соответствует требованиям задача.

«Проблема неперенормируемости гравитации Эйнштейна хорошо известна. Она привела к десяткам попыток рассматривать ее как низкоэнергетическую теорию», — говорит Фазлоллахи.

Перенормировка — это волшебный трюк, используемый физиками-теоретиками, чтобы заставить исчезнуть разочаровывающую бесконечность в квантовых полях. Когда кажется, что петли реальности навсегда уходят вдаль в запутанном фрактале, достаньте из сумки несколько из этих методов, и ваша модель снова встанет на твердую почву.

Общая теория относительности не поможет это легко. Таким образом, катящиеся поля пространства-времени, которые он описывает, отказываются сталкиваться с песчаными пляжами квантовой механики, в результате чего возникает несмешиваемая система физики, требующая двух теорий природы, одна из которых имела бы гораздо больше смысла.

К счастью, формулировка общей теории относительности Эйнштейна также основывалась на ряде предположений. У него были веские причины для их включения, но, в конце концов, у Вселенной могли просто возникнуть другие идеи относительно того, оправданы ли они.

Одно из наиболее фундаментальных предположений общей теории относительности заключается в том, что искривление пространства и время соответствует сохранению энергии и импульса. Другими словами, плавание по океану пространства-времени от А до Б не должно влиять на вашу энергию или скорость, если только не происходит изменение сил.

Это предположение хорошо и хорошо в плоском мире, пустая Вселенная. Но Вселенная полна ямочек и искривлений, наполнена галактиками, электронами и виртуальными частицами, появляющимися и исчезающими.

В 1976 году английский физик Питер Растолл предложил слегка иную модель гравитации, которая предполагала материю и искривление пространства и времени были связаны нетривиальным образом, оставляющим простор для маневра стандартному закону сохранения энергии-импульса.

Прокладывая другой путь, следуя аналогичному образу мышления, Фазлоллахи посмотрел к релятивистской термодинамике – физике обмена энергией в весьма экстремальных условиях – чтобы найти преобразования энергии и импульса, напоминающие уравнения, используемые в общей теории относительности.

Результатом является новый способ описания возникновения гравитации. от искривления пространства-времени, который отказывается от некоторых фундаментальных предположений, оставаясь при этом полезным в таких вещах, как объяснение того, как расширяется Вселенная.

Как бы хорошо это ни было, ясно, что блестящая идея Эйнштейна на каком-то уровне ошибочна. Нет смысла быть чрезмерно консервативным, когда судьба всего близка.

Это исследование было опубликовано в The European Physical Journal C.