Меню

В поисках альтернативы гравитационной теории Эйнштейна

16 октября физики объявили, что Гравитационно-волновые обсерватории Advanced Laser Interferometer», LIGO и VIRGO, в рамках исследовательского проекта Европейской гравитационной обсерватории, обнаружили гравитационные волны высокой энергии от слияния двух нейтронных звезд. При помощи космического телескопа Ферми был «записан» свет, исходящий из той же области неба спустя 1,7 секунды после записи гравитационных волн. Теперь считается установленным, что гравитационные волны, возникающие при столкновении массивных тел, движутся со скоростью света на протяжении 1/100 млрд. доли секунды.

До этого момента бытовали сотни теорий расширяющейся вселенной, которые предсказывали, что гравитационные волны должны были двигаться быстрее света – явное противоречие законам гравитации, открытых Эйнштейном. Эти теории «очень, очень мертвы», - сказал соавтор одной из статей, космолог Мигель Зумалакрарегу из Северного института теоретической физики NORDITA, Стокгольм, Швеция. По его словам, «нам нужно вернуться за школьные парты и начать думать о других альтернативах». Наиболее популярным объяснением ускоренного расширения Вселенной является гипотеза, согласно которой пространство-время заполняется неким х-фактором, называемой темной энергией. «Вы можете воспринимать ее как таинственную жидкость, которая толкает все и противодействует гравитации», - говорит космолог Джереми Сакштейн из Университета Пенсильвании, соавтор еще одной теории.

столкновение нейтронных звезд alter science

Радикальное новое исследование пытается охарактеризовать свойства пятой силы, некоей темной энергии, которая нарушает общую теорию относительности и которая воспринимается только в масштабах космической длины, соизмеримой с несколькиими галактиками. Астрофизик Университета Пенсильвании Бхувнеш Джайн и его коллега Сакштейн говорят, что природа гравитации - это вопрос жизни. Поскольку ученые могут видеть все дальше и дальше, заглядывать «вглубь» вселенной, то получается, что законы гравитации были раскрыты под влиянием этой необъяснимой силы.

Появились и два типа теорий, каждая из которых по-новому пытается заполнить собственные пробелы. Одни теории утверждают, что вакуум пространства имеет связанную с ним энергию и эта энергия вызывает наблюдаемое ускорение уже видимой материи. Другой тип теорий работает в рамках «скалярно-тензорной» парадигмы гравитации, которая эффективно устанавливает пятую силу, которая влияет на гравитацию в космологически больших масштабах.

Правда, существует еще и третий тип теорий, которая также в своем основании восходит к «скалярно-тензорной» парадигме. Однако здесь речь идет об отказе от методов анализа математическими инструментами классической физики. Приоритет отдается созданию «физической геометрии» пространства-времени. Как результат – альтернативное подтверждение уже известных базовых законов физики, но при этом – отказ от понятии «силы» вообще, отрицание феномена «красного смещения», темной материи/энергии и одновременно – подтверждение гипотезы квазистационарного состояния вселенной. Наш мир, в рамках этой парадигмы, не расширяется, но производит и пространство, и время.

«Эти две возможности радикальны по-своему», - утверждает Джайн. - «Говорят, что общая теория относительности правильна, но у нас есть странная новая форма энергии. Другие говорит, что у нас нет новой формы энергии, что гравитация вообще не описывается общей теорией относительности».

В простейшей версии «альтернативщиков» получается, что плотность искомой темной энергии не менялась за всю историю Вселенной, поэтому физики называют ее космологической постоянной. Не требуется каких-либо изменений гравитации, потому что гравитация хорошо протестирована внутри солнечной системы. Идея космологической константы соответствует наблюдениям более широкой вселенной, хотя и имеет некоторые теоретические трудности. Вопрос лишь в «физическом» обнаружении «темной материи». Кроме того, разные методы измерения скорости расширения вселенной предоставляют несколько разные значения: измерения, основанные на наблюдении сверхновых, показывают, что отдаленные галактики ускоряются друг от друга со скоростью 73 километров в секунду в рамках одного мегапарсека (около 3,3 миллиона световых лет).

Но наблюдения, полученные при замере микроволнового фона, демонстрируют, что скорость расширения составляет 67 км /с на мегапарсек. Это означает, что либо одно из измерений ошибочно, либо теория «темной энергии» нуждается в пересмотре. Поэтому вместо того, чтобы ссылаться на фактор «темной энергии» в противовес теории гравитации, «альтернативщики» вынуждены искать причины «ослабления» гравитации. «Трудно построить теорию, которая ускоряет вселенную, не испортив при этом солнечную систему», - говорит космолог Тесса Бейкер из Оксфордского университета, соавтор еще одной гипотезы. «С моей точки зрения, любая теория из этой области требует массива фактических данных, который не проверяется опытным путем», - утверждает она.

Также получается, что в центре галактики существует множество потенциальных факторов, способных исказить измерение гравитационных волн, но «похоже, что они («альтернативщики» - Alter Science) сделали всестороннюю и тщательную работу по учету этих данных». «Это поле модифицированных теорий гравитации - зоопарк», - полагает Бейкер. Некоторые ученые предполагают, что гравитация просачивается в дополнительные измерения пространства и времени, в то время как иная группа физиков объясняет ускорение расширения вселенной произвольным добавлением другой таинственной сущности - возможно, неизвестной частицы, - которая «подрывает» гравитацию по мере эволюции Вселенной.

Но в таком случае новый объект имел бы еще один решающий эффект: замедление скорости световых волн, подобно тому, как свет перемещается медленнее через воду, чем через воздух. Это означает, что лучшие альтернативы «темной энергии» требуют, чтобы гравитационные волны путешествовали быстрее света, чего не может быть, по крайней мере, в рамках того знания, которым мы располагаем сейчас. Вместе с тем открытие гравитационных и световых волн предполагает четвертый, независимый способ измерения расширяюшейся Вселенной. Согласно этому подходу, скорость – это производная двух столкновений, и она зафиксирована на уровне 70 км / с за мегапарсек. Как только LIGO и другие обсерватории «записали» столкновения с нейтронной звездой, они должны были заявить, какое измерение правильное и требуется ли темная энергия для объяснения полученных эффектов. Но гравитационные волны убивают эти модели, хотя сами теории выглядят по-своему красивыми.

Добавил:Всеволод Гордиенко Дата:2017-10-29 Раздел:Астрономия