Уравнения Эйнштейна поставлены под сомнение: для понимания законов вселенной может потребоваться новая теория
NC: новые открытия поставили под сомнение теорию относительности Эйнштейна
Евгений АРСЮХИН
Новые открытия поставили под сомнение теорию относительности Эйнштейна
Гравитация на заре времен, вероятно, была существенно мощнее, чем сегодня. Ослабление силы притяжения заставило Вселенную расширяться быстрее. Ускорение Вселенной нашли лет 30 назад, и пытались объяснить некой «темной энергией». Похоже, она не нужна, а вот теорию относительности придется поправить. Статья об этом опубликована в журнале Nature Communications.
Возмутителями спокойствия стали ученые, объединившиеся в проект Dark Energy Survey. Суть проекта в том, что очень мощные телескопы строят трехмерную карту далекого прошлого. Они фиксируют очень далекие галактики – а, раз они далекие, значит, давние.
Составляя карту, важно найти все случаи, когда свет очень далекой галактики искажается полем тяготения более близкой. Как известно даже из школьного курса физики, свет, путешествуя обычно по прямой, около массивных тел меняет свой путь. Получается гравитационная линза. По степени искривления луча света можно измерить силу гравитационного поля, и сопоставить с массой галактики.
Почему рыба по дороге от моря до прилавка так сильно дорожает? Чтобы это выяснить, отправляемся на добычу минтая в Тихом океанеФОТОВИДЕО
Это очень интересное упражнение. Мы знаем, как притягивает к себе килограмм, неважно, это гиря, или килограмм пуха. Простые уравнения (тут даже физика Эйнштейна не нужна, достаточно физики Ньютона) скажут, что на таком-то расстоянии сила притяжения будет такой-то. В основе расчетов лежит гравитационная постоянная. Но – точно ли она постоянная? Всегда ли она была такой?
В ходе невероятно тонких наблюдений ученые нашли достаточное количество гравитационных линз, чтобы проследить поведение гравитации в разное время, от миллиардов лет назад до современности.
И вот – странный результат. Очень давно, 6-7 миллиардов лет назад, гравитация неплохо описывалась уравнениями Эйнштейна, то есть была стерильной такой, вполне себе предсказуемой силой. Но где-то 3-5 миллиардов лет назад оказывается, что та же масса создает поле намного слабее. То есть гравитация делается слабой сама по себе.
Примечательно, что именно в это время начинается то самое загадочное ускорение Вселенной. Все выглядит так, что сила тяжести «провисает», из-за этого Вселенная разлетается активнее. «Темной энергии» (кстати, не путайте с «темной материей», это другое) не нужна.
Важно, что методика исследования опирается на критерии, которые не зависят от изначально выбранной гипотезы. То есть она объективна. Но нельзя забывать, что сами по себе наблюдения очень тонкие, могут быть ошибки. Поэтому ученые говорят, что открыли эффект «с высокой вероятностью» (но не сто процентов).
Теоретики уже давно предполагают, что законы физики, как мы знаем их сейчас, не универсальны, они изменчивы. Так, недавно появилась концепция, согласно которой гравитация, ослабевая с расстоянием, потом вдруг начинает усиливаться. Здесь мы видим другой эффект, и скорее во времени. Гравитационная постоянная, видимо, не постоянна.
Что может быть причиной? Говорить об этом рано, и вот почему.
Во-первых, чтобы оценить гравитацию, ученые наблюдают так называемые гравитационные колодцы, провалы в пространстве-времени, которые создают массивные тела (на самом деле, все тела, и мы тоже). Примерно 3 миллиарда лет назад «колодцы» мельчают. Ослабляется гравитация? А может, меняется свойство пространства? Оно становится менее податливым, хуже прогибается?
Во-вторых, как вообще оценивают расстояние до галактики, а значит и эпоху, в которую она наблюдается? С помощью красного смещения: из-за того, что Вселенная расширяется, далекие объекты кажутся более красными, чем близкие. Но мы точно уверены, что это работает так? А что, если фотоны по дороге «устают», теряют энергию, и кажутся красными? Это изменит вообще все.
Если допустить, что мы в самом деле увидели изменение гравитации, встает вопрос – «почему», но ответа нет, потому что мы не знаем, что такое гравитация. По теории Эйнштейна тело продавливает впадину в пространстве-времени, но это ответ на вопрос «как», а не «почему». Квантовая механика учит, что все силы чем-то, да переносятся, и гравитация – гравитонами, но никаких гравитонов пока не нашли. Так что гравитация остается наиболее таинственной силой в мироздании.
Мы вновь оказываемся в поле неизвестности, и вывести с него может только новая, красивая теория, которой нет. Что же касается теории относительности, некоторые СМИ сообщили, что с ней теперь покончено. Это не так. Ведь гравитационные линзы, как и гравитационные колодцы предсказаны именно теорией относительности. А на них строится весь опыт. Речь идет о корректировке некоторых уравнений теории относительности. Ведь никто не думал, что законы природы окажутся изменчивыми.
Читайте на
WWW.KP.RU:
https://www.kp.ru/daily/27660/5010536/
