don_beaver (don_beaver) wrote,
don_beaver
don_beaver

Category:

Антигравитация во Вселенной

В июльском номере УФН 2018 года опубликована свежая статья живого классика, членкора РАН, Игоря Дмитриевича Новикова «Антигравитация во Вселенной» (в соавторстве с Зельдовичем он написал два классических учебника-монографии по гравитации и космологии) https://ufn.ru/ru/articles/2018/7/c/
Вот его выступление по этой статье на семинаре в ФИАН в октябре 2017 года (лекция начинается спустя минут 15, до того академические шорохи и звуки)
https://www.youtube.com/watch?v=52yFN-gbwR4
В обсуждениях принял участие «Паша», видимо, тот самый Иванов, который тут много и попусту шумел. Он и там много говорил, но против основных выводов Новикова не выступил (насколько можно понять из шумов).

Суть работы Новикова в следующем: все, кто полагал, что шар из отрицательной вакуумной энергии (которая сейчас общее место среди инфляционистов), будет антигравитировать снаружи, неправы – Новиков приводит ряд цитат из Пиблса и из собственных книг. Какая редкая нынче вещь – человек признается, что был неправ! Новиков показывает, что когда речь идет о внутренней части шара (или обо всей однородной Вселенной), то отрицательное вакуумное давление, превосходящее, по распространенному мнению, положительную плотность этой субстанции, будет вызывать антигравитацию – тут Новиков не противоречит остальным космологам. Но как только мы ограничиваем шар и выходим за его пределы, то антигравитация резко меняется на гравитацию – и Новиков приводит графики такого разрыва. Тем самым, ряд утверждений учебников требуют переписки, а также ряд моделей, который использовали величину ro+3p как источник гравитации даже в неоднородных космологических моделях. В подтверждение Новиков делает расчет – то есть фактически пересчитывает решение Шварцшильда для случая отрицательного давления в шаре. Лично я так научно воспитан, что не могу говорить, что человек сделал ошибку – если я неспособен указать на место в расчетах, где он ошибся. (Увы, воспитанных людей в науке становится все меньше и меньше). Поэтому я принимаю утверждения Новикова, и пытаюсь их осмыслить.

Я нахожу их парадоксальными. Антигравитация в шаре с отрицательным давлением достигает максимума на его границе, но за его границей она скачком переходит в максимум обычного притяжения. Моя интуиция физика протестует против такого скачка. Давайте возьмем набор шаров разного размера, в которых царит отрицательное давление. Внутри шара будет антигравитация, снаружи – гравитация. Сложим из этих шаров бесконечную среду (оставляя бесконечно малый зазор между ними). Она будет гравитировать как обычная среда. Заполним пустоты между крупным шарами мелкими – законопатим щели между ними вплоть до тончайшей границы между шарами. Общий объем пустоты между шарами будет стремиться к нулю как угодно близко, но среда будет по-прежнему гравитировать. Если же мы заполним оставшееся пространство между шарами последней, ничтожной добавкой того же вещества, то среда станет сплошной и полностью переключится на антигравитацию. То есть микроскопическая добавка меняет свойства всей Вселенной. Итак, я чую парадокс.

Что такое парадокс? Это мощное оружие физиков. Если мы встречаемся с парадоксом, то есть два варианта: а. мы нашли новую физику (как в случае появления парадоксальной квантовой волны-частицы); б. мы сделали что-то не так по математике или предположили что-то не так по физике – и парадокс, как красная лампочка, сигнализирует нам об этом.
Приведу пример. Хокинг и Эллис «Крупномасштабная структура пространства-времени» 1973 год: «Другими словами, условие энергодоминантности представляет собой слабое энергетическое условие, дополненное требованием, чтобы давление не превышало плотности энергии. Ему удовлетворяют все известные формы материи и имеются серьезные основания предполагать, что оно выполняется во всех ситуациях». Далее Хокинг и Эллис указывают, что это следует из того факта, что скорость звука не может быть больше скорости света. «(Блудман и Рудерман [8, 9] показали, что могут быть поля, для которых перенормировка массы может привести к тому, что давление будет больше плотности энергии. Однако, на наш взгляд, это скорее говорит против теории перенормировок, чем в пользу возможности такой ситуации.)»
http://lib.alnam.ru/book_bst.php?id=20

Видите, два автора-классика считали в 1973 году, что если некая процедура перенормировки приводит к парадоксальному выводу о том, что давление больше плотности энергии, то что-то не так с процедурой перенормировки. А именно такой случай – превосходство отрицательного давления над плотностью - стал активно рассматриваться с 80-х годов космологами. И сейчас Новиков показал, что это приводит к ситуации, когда на границе шара антигравитация резким скачком меняется на гравитацию. Я вижу в этом парадоксе свидетельство того, что как считали Хокинг-Эллис, что на наш мир наложено физическое условие «чтобы давление не превышало плотности энергии», аналогичное тому, что никакая локальная скорость реальных тел не может быть больше скорости света. Так что, по-моему, работа Новикова бросает мрачную тень на саму идею отрицательного давления, основу нынешней теории инфляции (легко показать, что когда у вас обычное давление, то никакого скачка гравитационной силы – даже по величине - на границе шара нет). У кого есть какие соображения?

Читатель (спасибо ему) навел меня на интересное обсуждение на физическом форуме о том, гравитирует ли гравитация? Совершенно ожидаемо, что автор приходит к выводу, что существует два ответа на этот вопрос. Верно, теоретики способны построить самые противоречивые конструкции, тем более, они не проверяемы на эксперименте.
«Does Gravity Gravitate?» by PeterDonis
https://www.physicsforums.com/insights/does-gravity-gravitate/
https://www.physicsforums.com/insights/gravity-gravitate-part-2-sequel/
https://www.physicsforums.com/insights/gravity-gravitate-part-3-wave/
«To sum up what we’ve said so far: we’ve talked about two possible ways to answer our title question, and they lead to opposite answers…»

Именно поэтому мы с Васильковым считаем, что теоретические препирания ничего не дадут – нужно смотреть на практические выводы из разных ответов. И в работе Новикова, и в обсуждениях на форуме приятно то, что есть еще люди, который интересуются основами, заглядывают в основные посылки существующих ныне теорий. Нередко слышишь обратное – как люди с ходу отвергают возможность того, что гравитационные волны не обладают гравитационной массой. Или совсем грустная история про инфляционистов: им Гус сказал, что у них есть бесплатный ланч из равной смеси положительной и отрицательной (гравитационной) энергии – а, значит, гравитационная масса Вселенной равна нулю (мне об этом недавно сказал Линде) – и они уверовали в это без всяких доказательств. Кто-нибудь видел детальное обсуждение/доказательство того поразительного факта, что наша Вселенная с первого мгновения своего существования расширяется так, что её отрицательная гравитационная энергия (которая, вообще говоря, должна падать с расширением) все время компенсирует положительную энергию материи (которая должна вести себя с расширением совсем иначе)?
Tags: Научные истории
Subscribe

  • Только хорошие новости!

    Угадайте, кто этот гениальный художник-абстракционист? (Ответ по катом). 1. Друг Владимир из команды сайта Астровитянки совершил титанический…

  • Домашняя работа

    Когда больше времени проводишь дома, то замечаешь много интересного: синусоиду на занавесках, и даже протечка водопровода самоорганизует интересные…

  • О сайте «Астровитянка» и о жизни на Титане

    Сайт https://astrovityanka.ru/ продолжает расти и улучшаться. Спасибо внимательному читателю blackdoc, нашедшему нестыковку по времени в первых трех…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 24 comments

  • Только хорошие новости!

    Угадайте, кто этот гениальный художник-абстракционист? (Ответ по катом). 1. Друг Владимир из команды сайта Астровитянки совершил титанический…

  • Домашняя работа

    Когда больше времени проводишь дома, то замечаешь много интересного: синусоиду на занавесках, и даже протечка водопровода самоорганизует интересные…

  • О сайте «Астровитянка» и о жизни на Титане

    Сайт https://astrovityanka.ru/ продолжает расти и улучшаться. Спасибо внимательному читателю blackdoc, нашедшему нестыковку по времени в первых трех…