Абсолютна ли теория относительности

«Появилась теория, которая лучше описывает мир, чем это делает уравнение Эйнштейна», - говорит доктор физико-математических наук, профессор Каталонского института перспективных исследований Сергей Дмитриевич Одинцов.

Он считает, что с учетом недавних открытий альтернативная гравитационная теория F(R) пока что более состоятельна. Индикатором проблем с Общей теорией относительности стали темная энергия и темная материя, которые вносят основной вклад в массу Вселенной. Темная энергия составляет более 70%, а темная материя - около 23-24%. Обычное же, хорошо нам известное вещество - менее 5%. До обнаружения темной энергии и темной материи казалось, что Общая теория относительности – это единственная жизнеспособная теория, а все выпады против нее заканчивались фиаско нападавших. Показателем нового статуса сомнений стало признание в 2011 году Нобелевским комитетом открытия темной энергии.

«Для того чтобы в рамках Общей теории относительности получить темную энергию, мы должны добавить к состоянию вселенной космическую жидкость с очень странными, совершенно непонятными свойствами»,

- рассказывает Одинцов. Космическая жидкость, она же космологическая постоянная, - это дополнительное слагаемое в уравнении Общей теории относительности, которое ввел Эйнштейн в качестве своего рода антигравитационной поправки. Иначе вследствие действия гравитационных сил Вселенную ожидал бы неизбежный коллапс. После открытия закона Хаббла (закон расширения Вселенной) Эйнштейн убрал космологическую постоянную из уравнения, объяснив это тем, что она больше не нужна. Теперь же вновь возникла нужда в ней – или в другой теории, в которой эти эффекты будут учтены изначально.

Темная энергия и темная материя

Несмотря на наличие у этих явлений в названии слова «темная» - это две совершенно разные сущности. «Это только термины, которые обозначают то, что мы открыли, и что чисто теоретически мы знаем, но чего мы не видим», - объясняет Одинцов. «Темная энергия – это некая эссенция, космическая жидкость, изменение гравитационного поля, которая определяет поведение Вселенной в целом. В данный момент Вселенная расширяется с ускорением, и именно за это ускорение отвечает темная энергия. Темная энергия непонятно почему не взаимодействует с обычным веществом, то есть с нами, с Солнечной системой, и это очень странно. Во всех теориях, которые мы имеем, есть взаимодействие. Темная материя, в свою очередь, - это немного другое вещество или новый аспект гравитационного поля. Она взаимодействует с обычной материей, пусть и очень слабо. Темная материя не определяет эволюции вселенной в целом, хотя и дает довольно существенный вклад. Например, отвечает за спиральное вращение Галактик. Может быть, вы видели, что из себя представляют Галактики – это спиральные структуры, которые непрерывно вращаются. Считается, что вращение Галактик обусловлено именно темной материей. И это, кстати, основа для того, чтобы эту темную материю искать». К идее темной энергии шли постепенно. Большая группа ученых поначалу исследовала, как ведут себя сверхновые звезды Ι типа, как они удаляются от нас. Они изучали диаграмму светимости / расстояния - применяли формулы, которые описывают, объект какой светимости на каком расстоянии находится. Была создана классификация таких сверхновых. Из этой выборки можно было вычислить, насколько быстро эти объекты удаляются. Выяснилось, что происходит это все быстрее и быстрее (до этого полагали, что идет обратный процесс). Такие наблюдения и стали краеугольным камнем для того, чтобы предположить существование темной энергии, так как причиной ускоренного удаления объектов могла быть только некая энергия, вещество, либо космологическая постоянная. Если мы узнаем, что из себя представляют темная энергия и темная материя, то сделаем еще один шаг к ответу на вопрос, что такое гравитация. Но и до того можно представить себе интересные перспективы. Например, до сих пор неизвестно, что из себя представляет электромагнитное поле. Мы понимаем, что оно описывается определенными уравнениями, но почему это происходит и почему оно ведет себя таким образом, никто не знает. Однако мы его используем.

Можно предположить, что и гравитационное поле в будущем можно будет каким-то образом использовать.

«Это, конечно, выглядит фантастикой, но, тем не менее, кто знает», - замечает Одинцов.

Какая теория лучше

Альтернативная гравитационная теория F(R) - сейчас основной конкурент ОТО, говорит Одинцов. «Еще в 2003 году мы с моими коллегами предложили модель, которая является последовательной в том смысле, что она не хуже Общей теории относительности соответствует данным, которые мы видели внутри Солнечной системы. С тех пор наш подход продолжает развиваться. Создавались разные наблюдательные группы, которые пытались извлечь разные наблюдательные предсказания. Скажем, у нас есть какой-то комплекс фактов, например, Галактики ведут себя определенным образом. Представим, что мы пытаемся это явление описать теоретически. Тогда мы начинаем смотреть, какая из теорий этот набор фактов предсказывает. Наблюдательные следствия модифицированной теории гравитации делают это не хуже ОТО. Они сейчас являются конкурентами, и, более того, модифицированная теория гравитации может очень хорошо описать темную энергию и даже темную материю без необходимости вводить какую-то дополнительную компоненту в уравнение состояния Вселенной». «В модифицированной теории гравитации в данный момент мы не видим никаких проблем, - продолжает Одинцов. - Дело в том, что Общая теория относительности – это заданная теория. Как говорят физики, у нее есть действие, и мы работаем в рамках этого действия. В альтернативной теории гравитации у нас есть свобода. Это значит, что если наша модель станет чем-то нехороша, мы можем ее подправить, немножко изменить действие так, чтобы не ухудшить те свойства, которые мы уже знаем, но улучшить те свойства, которые становятся проблематичными. Именно так эта модель развивалась за последние 10 лет. Когда я был студентом в университете, меня учили, что единственная жизнеспособная теория – это Общая теория относительности. Другой теории не было - просто потому, что это единственная теория, которая удовлетворяет гравитационным числам Солнечной системы.

А сейчас я могу предложить сотни и тысячи теорий, которые ничем не хуже ОТО и так же прекрасно описывают Солнечную систему.

Ну, естественно, если я могу предложить тысячи теорий, из них я выберу сотни теорий, которые очень хороши по другим параметрам. Число сторонников альтернативной теории гравитации растет. Было множество попыток ее опровергнуть: выходили статьи с названиями вроде "F(R)-теория не жизнеспособна", а через 2 месяца я или кто-нибудь другой уже писали статью, доказывающую, что утверждения эти абсолютно неверны, и что наша теория остается полностью жизнеспособной».

Непостоянная постоянная

В 2011 году в «Вестнике Томского государственного педагогического университета» была опубликована статья Сергея Одинцова под названием «Темная энергия, инфляция и темная материя в модифицированной F(R)-гравитации». Суть заключалась в следующем: альтернативная теория гравитации объединила инфляцию с космическим ускорением. Как объясняет Одинцов, «после Большого взрыва (мы до сих пор точно не знаем, что это такое) была эпоха инфляции, когда Вселенная расширилась мгновенно и приняла почти такой же объем, какой она имеет сейчас. Потом процесс расширения замедлился, произошел выход из этой инфляции. И где-то 5-6 миллиардов лет назад случился какой-то качественный скачок – почему-то опять темная энергия стала играть роль, и Вселенная вдруг снова начала расширяться с ускорением - все быстрее, быстрее и быстрее. Мы все еще живем в эту эпоху. То есть в физике принято выделять в эволюции Вселенной две эпохи ускоренного расширения: раннюю, после Большого Взрыва, и позднюю, которую мы наблюдаем сейчас. Дополнительным плюсом модифицированной теории гравитации оказывается то, что она одновременно может описать безо всяких дополнительных компонентов как раннюю, так и позднюю эпоху ускоренного расширения. В Общей же теории относительности для описания ранней эпохи нужно брать одну компоненту, а для описания поздней – другую. Это также проблема и с космологической постоянной. Почему космологическая постоянная в ранней Вселенной была одна, а в поздней Вселенной (если считать, что ускорение обеспечивается этой космологической постоянной) она изменилась в 10 -120 раз?

Совершенно не ясно, почему константа, которая по определению должна быть постоянной, вдруг стала меняться в процессе эволюции Вселенной.

Или, например, если мы описываем эволюцию Вселенной в рамках скалярно-тензорной теории, или просто с учетом скаляров (скаляр – частица скалярного поля; в отличие от вектора не меняется в зависимости от изменения системы координат), то чтобы описать раннюю Вселенную, мы должны ввести один скаляр - инфлантон, который отвечает за инфляционное расширение, а для поздней нужен уже другой скаляр». Несмотря на то, что у альтернативной теории гравитации есть ряд преимуществ перед Общей теорией относительности, по его мнению, говорить о том, что остальные альтернативные теории больше не нужны, еще рано. Для этого физикам необходимо проверить весь набор наблюдательных данных, которые можно получить о крупномасштабной Вселенной (это Вселенная на расстояниях в десятки миллионов световых лет), а потом сравнить их со следствиями, которые вытекают из имеющихся теорий. «Вселенная эволюционировала 14 миллиардов лет, и то, что мы видим сейчас, – это маленькие кусочки! – комментирует ученый. – Представьте, что вам бабушка подарила зеркало XVI века какой-то странной формы. Вы его уронили, разбили, но у вас в руках остался 1 кусочек. Как теперь собрать это зеркало? Причем, в первоначальную форму? Ведь теперь его можно сложить другим образом. Вот это аналогия с нашей Вселенной». Чтобы объяснить новые данные с помощью ОТО, ее придется «подогнать», чтобы она объясняла все эффекты и явления. «И это одна из часто встречающихся в физике проблем: эффект фантюнинга – подгонки, чего очень не любят сами физики. Модель, для которой есть фантюнинг, обычно считается не очень хорошей. В идеале, следствия должны выходить естественным образом, а не только после специальной подгонки. Если теория верна, то она должна априори описывать определенный круг явлений. Когда же она описывает этот круг явлений, только если параметры точно подобраны (скажем, очень маленькие или очень большие), это указывает на внутренние проблемы теории. Обычно что-то в такой теории неверно, или она является очень приближенной.

«Какая из моделей победит, мы узнаем, дай Бог, лет через 10. И то - не факт. Для этого нужно придумать тест, какое-то наблюдательное следствие, которым обладает только одна теория из всех. Но это очень трудно», - отмечает Одинцов.

Источник: polit.ru

Комментарии пользователей:
Еще никто не комментировал. Вы будете первым!

А Вы что думаете?

Вы можете оставлять комментарии анонимно, или войти на сайт через open ID и использовать любой из ваших существующих аккаунтов (Mail.ru, Вконтакте и т.д.).
Ваше имя:
Контрольное число:
Отправка..
Комментарий:
Другие новости раздела:
Подтверждена теория относительности Эйнштейна | Конец света в новостях
Датские астрономы проверили теорию относительности Эйнштейна и некоторые альтернативные теории на галактических скоплениях. Статья ученых появилась в журнале Nature, а ее краткое изложение приводится в пресс-релизе Университета Копенгагена и ScienceNOW. Новые данные были получены в процессе исследования света от сотен ..
2011-09-30
4195
1
Солнце поможет в проверке экзотических теорий гравитации | Конец света в новостях
Астрономы установили, что изучение нейтронного излучения Солнца, а также его вибраций поможет в проверке некоторых модифицированных гравитационных теорий. Статья подана в журнал The Astrophysical Journal, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org. Теория относительности Эйнштейна описывает гравитационное взаимодействие как искривление пространства-времени ..
2011-09-6
3922
1
Теория относительности Эйнштейна снова под сомнением | Конец света в новостях
Ученые в очередной раз усомнились в верности теории относительности известного физика Альберта Эйнштейна, исследовав с помощью сверхточных инструментов скорость света удаленных галактик, сообщает в пятницу британский научный еженедельник New Scientist. Сомнения в теории относительности выдвигались и ранее - последний ..
2010-10-22
6605
2
Теория относительности подтверждена экспериментально! | Конец света в новостях
То, что гравитационное замедление времени, одно из следствий общей теории относительности Эйнштейна, существует на самом деле, подтверждено учеными из университета Калифорнии, который находится в Беркли, с помощью атомного интерферометра. Существование эффекта в последний раз измерялось в 1976 году при помощи пары мазерных ..
2010-02-18
7413
8
Эйнштейновское замедление времени увидели в лаборатории | Конец света в новостях
Ученые зарегистрировали в лаборатории замедление времени, предсказанное в рамках общей и специальной теорий относительности. Работа исследователей опубликована в журнале Science. Коротко о ней пишет портал Nature News.Исследователи работали с оптическими атомными часами, в которых "работает" атом алюминия. Отсчет ..
2010-09-25
3904
1
Современная теория мироздания не нашла подтверждения | Конец света в новостях
Знаменитая теория Суперсимметрии, объясняющая основы мироздания, не нашла подтверждения в ходе исследований в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) на Большом адронном коллайдере.Об этом заявила в субботу представитель ЦЕРН профессор Тара Шиарс на международной физической конференции, которая ..
2011-08-30
5854
8
Астрофизики превратили черные дыры в спирали | Конец света в новостях
Мария Родригес из Института гравитационной физики Макса Планка показала, что черные дыры могут иметь не только сферическую форму. Статья Родригес еще не принята к публикации, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org.В рамках теории относительности устойчивой может быть ..
2010-03-15
5579
1
Физики предложили новую модель Вселенной | Конец света в новостях
Ученые выдвинули новую теорию о строении Вселенной, согласно с которой квантовое будущее “кристаллизует” прошлое через настоящее. Новая теория предполагает, что вселенная представляет собой четырехмерную часть пространства и времени, которая имеет определенные границы.Несмотря на то, что новая версия ..
2009-12-10
6487
8
Старина Эйнштейн был не прав | Конец света в новостях
Опубликованы сразу две научные работы, опровергающие теорию относительности НЕМЦЫ СУМЕЛИ ПРЕВЫСИТЬ СКОРОСТЬ СВЕТА...   Согласно теории относительности Эйнштейна никто и ничто не может двигаться быстрее, чем со скоростью распространения света - 300 тысяч километров в секунду. На этом утверждении основывается современная ..
2011-01-31
7272
13
Придуман способ наблюдать черные дыры с Земли | Конец света в новостях
Ученые предложили способ определять присутствие черных дыр, наблюдая космическое пространство при помощи наземных телескопов. Работа авторов опубликована в журнале Nature Physics, а коротко о ней пишет портал Nature News. Черными дырами называют области пространства-времени с колоссальным гравитационным ..
2011-02-15
3802
0
Новая теория зарождения жизни на Земле | Конец света в новостях
В течении восьмидесяти лет господствовала единственная общепринятая теория о происхождении жизни на планете Земля. Суть теории заключалась в том, что жизнь на Земле смогла зародиться в первичном «бульоне» из молекул органического происхождения в ходе эволюции. В результате брожения органических веществ были ..
2010-02-4
14348
16
Обнаружена ближайшая к черной дыре звезда | Конец света в новостях
Астрономы обнаружили звезду, находящуюся на рекордно близком расстоянии от сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Звезда S0-102 имеет небольшую яркость и вращается с периодом в 11,5 лет. Работа опубликована в журнале Science, ее краткое содержание пересказывает Los Angeles ..
2012-10-6
4715
0
Вновь подтверждено преодоление скорости света нейтрино | Конец света в новостях
По информации РИА новости, научная группа Opera все таки повторила эксперимент с нейтрино, однако её результаты оказались прежними. По словам Натальи Полухиной, которая является одним из участников проекта, новые результаты показали, что нейтрино преодолел 730 километров на 57 наносекунд быстрее скорости ..
2011-11-17
4128
1
По мнению ученых, параллельные вселенные существуют | Конец света в новостях
Наша галактика достаточно неоднородная и в ней часто возникают различного рода пустые пространства. Одно из таких пространств было обнаружено совсем недавно, от остальных его отличали лишь большие размеры. По мнению профессора Каролинского университета Лауры Мерсини, данное пустое ..
2011-10-29
5292
14
Астрофизики нашли галактики с неправильными черными дырами | Конец света в новостях
Астрофизики обнаружили галактику, у которой сверхмассивная черная дыра располагается не в центре, как предсказывает теория, а немного в стороне. Статья ученых с изложением открытия появится в журнале The Astrophysical Journal Letters, а ее краткое изложение приводится в пресс-релизе Технологического института Флориды, сотрудники ..
2010-05-26
4477
1