Меню

Теория относительности vs модифицированная гравитация: какая теория победит?

Общая теория относительности Эйнштейна предсказывает существование темной материи и энергии — некоей формы энергии, которая якобы пронизывает пространство и ускоряет расширение Вселенной. И при этом не фиксируется привычными нам электромагнитными приборами. Но что, если Эйнштейн был неправ, и в природе не существует такого явления, как темная материя? Ряд физиков, объединенных проектом GalaxyDance, проверяют эту гипотезу.

Какой бы точной она ни была, общая теория относительности - не единственная теория, которая поясняет гравитацию. На самом деле существуют различные альтернативные теории. Проблема именно в измерении - ученые до конца не понимают, как математически и экспериментально противостоять наблюдениям и симуляциям. Чтобы восполнить этот пробел, в проекте GalaxyDance, при поддержке программы Марии Склодовской-Кюри, использовались информация, закодированная в пекулярной статистике скоростей галактик локальной вселенной, а также наблюдаемые искажения пространства красных смещений (RSD) далеких галактик.

Доктор Войцех Хеллвинг, координатор проекта и научный сотрудник Центра теоретической физики Польской академии наук, утверждает, что, по мере того, как мы расширяем наши наблюдения, мы все чаще сталкиваемся с необъяснимыми фактами. И эти факты не укладываются в наше понимание Вселенной. Одним из таких свойств является ускоренное расширение пространства-времени, которое симуляционно (попросту говоря, в теоретической модели и в компьютере) связано с темной энергией. Но парадокс в том, что нам нужно учитывать гравитационные эффекты только в том случае, если теория гравитации Эйнштейна справедлива во всех масштабах видимого космоса.

Что такое модифицированная теория гравитации?

Или другой вариант: говоря о темной материи, мы косвенным образом признаем, что Эйнштейн не прав — прежде всего относительно физической природы гравитации. Впрочем, существуют и другие возможные объяснения ускоренного расширения, которые не требуют темной энергии. Эти теории выходят за рамки общей теории относительности и обычно называются «модифицированной гравитацией».

Проверка общей теории относительности и этих альтернатив в межгалактических масштабах и было целью проекта GalaxyDance. Суть проекта заключается в использовании низкоуровневой статистики скоростей галактик и их кластеризации для проверки теории гравитации Эйнштейна, а также ее аналогов. Тест охватывает межгалактические масштабы, - а это область, где теория гравитации до сих пор не «работала». Она тщательно не проверялась. А ведь одним из условий проверки должна быть независимость от действующей гравитационной модели и экспериментальная автономия по отношению к барионной физики. Пока что ученые используют традиционные методы, создав в компьютере виртуальную вселенную и тестируя теории, выходящие за рамки GR.

Однако уже понятно, что статистика низкого порядка поля галактических скоростей должна содержать признаки модифицированной гравитации. Для измерения и извлечения этого сигнала будут ремоделированы гравитационные структуры в созвездии Девы. Фактически речь идет о переосмыслении характера взаимодействия в некоторых галактических системах. Кроме того, будут дополнительно смоделированы процессы, позволяющие определить цвета, светимость и формы галактик. А дальше уже предстоит понять, что было бы создано во Вселенной, управляемой на основе альтернативных гравитационных теорий.

После этого уже предстоит сравнение полученных результатов с существующими астрономическими наблюдениями, и уже дальше ученые будут «тестировать» гравитацию в космических масштабах. Войцех Хеллвинг с воодушевлением говорит, что если проведенные тесты в конечном итоге создадут сигнатуру новой физики за пределами ОТО, это приведет к пересмотру всей космологической модели. С другой стороны, если исследование окончательно подтвердит общую теорию относительности, то придется подыскивать более сложные теории, чем перебирать простенькие гипотезы о «темной материи».

Добавил:Всеволод Гордиенко Дата:2019-08-18 Раздел:Астрономия