Ейнштейн міг бути не прав: Теорію відносності підправили

Опубликованно 14.10.2019 05:27

Єдине число, зване космологічної константи, пов'язує мікроскопічний світ квантової механіки з макроскопічним світом Загальної теорії відносності Ейнштейна. Однак сучасні теоретичні оцінки її значення дуже серйозно розходяться з практикою астрономічних спостережень.

Насправді має місце таке гігантське розбіжність між вимірюваним з наглядовою даними значенням і теоретичним прогнозом, що цю оцінку часто називають «найгіршим прогнозом» в історії фізики. Дозвіл цього протиріччя може стати одним з найважливіших завдань фізики цього століття.

Лукас Ломбрайзер (Lucas Lombriser), асистент-професор теоретичної фізики Женевського університету, Швейцарія, пропонує по-новому поглянути на параметри, що входять в гравітаційні рівняння Загальної теорії відносності Альберта Ейнштейна, щоб отримати теоретичну оцінку космологічною сталою, близько відповідну значенню, отриманому на основі спостережних даних.

Гравітаційні рівняння Ейнштейна пов'язують між собою кривизну простору-часу і властивості матерії і містять кілька постійних, одна з яких, звана космологічною сталою, відображає розширення просторово-тимчасового континууму Всесвіту. Згідно сучасним уявленням, розширення простору-часу пояснюється таємничою силою, званої темною енергією, тому космологічну константу часто пов'язують з темною енергією.

Передбачається, що космологічна константа позначає те, що фізики називають «енергією вакууму». Теорія квантового поля стверджує, що навіть в абсолютно порожній частині простору віртуальні частинки безперервно з'являються і зникають, при цьому виробляючи енергію – на перший погляд абсурдна ідея, але вона, тим не менш, отримала експериментальне підтвердження. Проблема виникає, коли фізики намагаються розрахувати внесок енергії вакууму в космологічну константу. Отриманий таким чином теоретичний результат відрізняється від даних спостережень більш ніж 10^121 раз. Це розбіжність між теорією і експериментом є найбільшим у фізиці.

Така невідповідність кинуло тінь сумніву на справедливість оригінальних рівнянь Ейнштейна і стало благодатним ґрунтом для створення альтернативних теорій гравітації, проте новітні дані спостережень гравітаційних хвиль підтвердили справедливість рівнянь теорії, запропонованої німецьким фізиком більше 100 років тому, і змусили вчених шукати відповідь в іншому напрямку.

Для вирішення цієї суперечності у своїй роботі Ломбрайзер пропонує відійти від звичного для нас сприйняття гравітаційної постійної – ще однією важливою константою рівнянь Ейнштейна, вперше з'являється в фізиці ще в рівняннях гравітаційної теорії Ньютона – як незмінної величини. Згідно швейцарському фізику, гравітаційна постійна залишається незмінною в межах спостерігається Всесвіту, однак може змінюватися за її межами. Це означає сценарій «мультивселенной», що передбачає існування невидимих для нас частин Всесвіту з іншими значеннями фундаментальних констант.

Така модифікація рівнянь Ейнштейна дає Ломбрайзеру додаткове рівняння, яке відносить космологічну постійну до середньої сумі маси матерії, яка існує в просторі-часу. Після того як фізик врахував оціночну масу всіх галактик, зірок і темної матерії Всесвіту, він зміг дозволити це нове рівняння і отримати теоретичне значення космологічної постійної значення, добре відповідне спостереженнями.

Використовуючи новий параметр, званий ?? (омега лямбда), який виражає частку Всесвіту, що складається з темної матерії, він знайшов, що Всесвіт складається з темної енергії на 74 відсотка. Це число добре відповідає значенню 68,5 відсотка, отриманого на основі спостережень, і дозволяє усунути то величезна невідповідність, яке виникає при спробі проведення аналогічної оцінки на основі квантової теорії поля.

Дослідження опубліковане в журналі Physics Letters B.

Нагадаємо, раніше повідомлялося, що в теорії Ейнштейна знайшли помилку.

Хочете знати важливі та актуальні новини раніше за всіх? Підписуйтесь на Bigmir)net на Facebook і Telegram.

Категория: Наука