don_beaver (don_beaver) wrote,
don_beaver
don_beaver

Category:

Гравитация и космология в «Астровитянке»

Взгляды на теорию относительности и происхождение Вселенной, высказанные в «Астровитянке», закономерно вызвали острую реакцию. Мне досталось и слева, и справа: относительные революционеры заявили, что Эйнштейн устарел. Эйнштейнианцы сердито указали, что я неправильно использую ОТО (общую теорию относительности): не признаю потенциальную и «темную» энергии.
Уточню: теория гравитации Эйнштейна – единственная, которая теоретически совершенна и экспериментально подтверждена. Поэтому я – твердый эйнштейнианец. Но фокус в том, что существует две ОТО.

Я занимался, в основном, нерелятивистской небесной механикой, но 30 лет интересуюсь ОТО и фундаментальной проблемой нетензорности энергии гравполя. Я собрал по теории гравитации две сотни научных книг (плюс множество статьей) на русском, английском и немецком языках. В гениальной – и раритетной в советские времена - книге Эддингтона «Теория относительности» (1934) я прочитал (и согласился), что проблема энергии гравполя является интерпретационной – при другом, более широком взгляде, её просто не существует.
Эддингтон писал, что гравитационная энергия – не тензор, потому что она фиктивна. При этом Эддингтон отказывается от закона сохранения энергии в пользу более простого и фундаментального закона изменения энергии.

Вот что заявил Эддингтон относительно энергии гравитационного поля: «Величина [псевдотензора энергии-импульса гравитационного поля], представляет собой потенциальную энергию классической механики, мы же вообще не считаем ее каким-либо видом энергии. Она не является тензорной плотностью, и ее можно сделать равной нулю в любой точке, произведя соответствующее преобразование координат. Мы не рассматриваем [псевдотензор энергии-импульса гравитационного поля] как некоторое абсолютное свойство, характеризующее структуру мира».

Что думает Эддингтон о фиктивной гравитационной энергии как об источнике дополнительного гравполя? Он допускает, что гравэнергия может не иметь гравитационной массы: “Вероятно, и гравитационная энергия имеет массу; или, если это не так, масса возникает, когда гравитационная энергия, как это часто случается, обращается в кинетическую энергию.»

В те времена этот вопрос выглядел малозначительным. Я изучил русское собрание сочинений Эйнштейна, его личные письма, и первые тома Принстонского собрания сочинений – с целью понять: а что сам Эйнштейн думал по вопросу гравэнергии?
Если кратко, то получилось вот что:

В 1913-1916 гравитационная энергия включается Эйнштейном в число источников искривления пространства (стоит справа в уравнения поля). Этот факт многократно подчеркнут и словесно.
Конец 1915 года считается временем рождения ОТО. Назовём её ОТО-1915.

1915-1918 – начались оживлённые дискуссии о странной, нетензорной природе гравитационной энергии. И Эйнштейн призадумался. С середины 1916 года Эйнштейн ни разу больше не утверждает, что гравитационная энергия входит в число источников искривления пространства, и связывает искривление пространства лишь с тензором энергии материи.
После 1916 года Эйнштейн законом сохранения называет общековариантное обобщение закона энергии, т.е. фактически закон изменения энергии.

С 1919 года, Эйнштейн, записывая свои уравнения поля, перестает подставлять гравитационную энергию в правую часть своего уравнения, то есть отказывается считать ее источником гравитационного поля. Обозначим этот вариант теории как ОТО-1919.
Эйнштейн был скуп на комментарии этой проблемы. Лишь выстроив полный ряд из эйнштейновских статей и писем, можно отчетливо понять изменение его точки зрения. Эйнштейн в то время уже шел вперёд (как ему казалось), строил новую теорию, оставив другим объяснить и популяризировать его уже созданные теории. И Эддингтон, считавшийся вторым специалистом по ОТО, блестяще справился с этой задачей, а Эйнштейн одобрительно отозвался о его книге.

Такие титаны, как Дирак и Шредингер, придерживались именно ОТО-1919. Шредингер пишет в 50-х: «Из теории Эйнштейна понятия гравитационной силы тяги и потенциальной энергии исчезли, хотя они изредка используются в целях краткости речи. ...Закон сохранения не дает возможности утверждать, что объем энергии, заключенный в любой данной пространственной области, постоянен, при условии, что нет никакого движения энергии через ее границу... Хорошо известным трюком является приведение законов сохранения к обычной дивергенции... это достигается за счет введения необщековариантного (псевдо-) тензора энергии-импульса-натяжений...»

Дирак чётко отмечает, что правую часть уравнений Эйнштейна «...следует интерпретировать как плотность и поток энергии и импульса (негравитационного происхождения)» и что «В искривленном пространстве энергия и импульс сохраняются лишь приближенно...»

Но ОТО-1919 (или последняя интерпретация ОТО) забыта современными учеными, которые в принципе не читают статей Эйнштейна (хотя бы потому, что НИКАКОГО собрания сочинений Эйнштейна на английском не существует – позорная страница в истории науки!). Нынешних узких специалистов трудно поставить рядом с Эддингтоном и Шредингером, но зато они многочисленны и громкоголосы.

В теоретической физике мелочей не бывает. Ошибка в интерпретации ОТО повела теории Вселенной по ложной дороге. Использование ОТО-1915 вызвало нынешний серьезнейший кризис в теоретической космологии, приведя к проблемам неизбежной сингулярности и непонимания механизма Большого Взрыва. В последние годы кризис усугубился неожиданным открытием ускорения разлета Вселенной. Неправы те, кто считает, что была открыта «темная энергия» - эта «темная», практически феноменологическая концепция является лишь теоретической интерпретацией открытого ускорения. Наблюдения кривых вращения галактик также выявляют избыток притяжения, а не избыток «темной материи» - это тоже всего лишь одна из возможных интерпретаций, пусть даже самая популярная. Вот только популярность теории не гарантирует её верности. Картина мира в рамках ОТО-1915 настолько усложнилась, что большинство астрономов перестали следить за космологией, превратившейся в рыхлое скопление математических теорий без экспериментальных подтверждений.

Но существует ОТО-1919, которой придерживались такие титаны как Эйнштейн, Эддингтон, Шредингер и Дирак. В ней гравитационная энергия – лишь негравитирующая условность, а классический закон сохранения революционно сменился на общий закон изменения.

Неожиданно для себя, я обнаружил, что если встать на точку зрения ОТО-1919, то все проблемы, терзающие космологию в последние десятилетия, мгновенно исчезают. Красота и логичность картины Вселенной в рамках ОТО-1919 понятна даже среднему физику, её можно объяснить даже ребенку. Ключевым фактором динамики Вселенной является циклическое перетекание энергии её материи, которое обладает гравитационной массой, в энергию гравволн, которая этой массой не обладает.

Вселенная с переменной массой оказывается свободной от сингулярностей при коллапсе, не требует введения новых физических полей и пространственных размерностей при разлете, становится понятной как классический, а не квантовый объект. Меня лично захватила новая изящная картина мироздания в рамках старой доброй теории Эйнштейна. Как физик-теоретик с большим стажем, я распознаю истинную теорию сразу, нюхом, чутьём – она ослепительно могущественна, он сокрушает множество преград одним махом, она сразу заявляет о своём превосходстве над окружающими мелкими гипотезами, которые никогда не допрыгивают до окошка, где сидит принцесса.

И я поставил свою научную репутацию на ОТО-1919 и новую модель – опубликовал её в бюллетене Американского астрономического общества, членом которого являюсь, делаю доклады на разных заседаниях и конференциях, включая Академию РАН и Крымскую обсерватори. Возможно, что «тёмная материя» и «эффект Пионера» тоже хорошо уложатся в единую картину – сейчас я и мой соавтор работаем над этитм. Заодно я пишу достаточно популярную книгу «Неизвестная теория Эйнштейна», где собираю все доводы «за».

И, конечно, я не удержался и включил эту модель в научно-фантастическую книгу, где можно обсудить гипотетические приложения новой теории. И читателю дан повод призадуматься над реальностью нынешних космологических теорий – неуклюжих, с воистину фантастическим нагромождением новых сущностей, полей и размерностей, но по прежнему не решающих основные проблемы.

Итак – может ли модель Вселенной, описанная в «Астровитянке», оказаться верной?
Я глубоко верю в это, потому что она прекрасна.
И её крепко держат на своих плечах такие гиганты, как Эйнштейн, Эддингтон, Шредингер и Дирак.

P.S. Графики к дискуссии,развернувшейся в комментах.



Внешняя часть Вселенной еще живет в режиме притяжения, а внутренняя область вокруг несостоявшейся сингулярности поменяла знак градиента и разлетается наружу. Это пружина Большого Взрыва и ускоренного ("инфляционного") начального разлета Вселенной.



Со временем отталкивающий потенциал слабеет, но никогда не станет равным нулю. Полагаю, что это причина до сих пор продолжающегося ускоренного разлета Вселенной.
Tags: Астровитянка, Научные истории
Subscribe

  • Владимир Меньшов (1939-2021) - ушла эпоха

    Пронзительно печальная весть - коронавирус вместе с теми людьми, кто не носит масок и не прививается, убили Владимира Валентиновича Меньшова,…

  • Тяжелые потери 2020 года

    Я обещал только хорошие новости, но сейчас не могу сдержать этого обещания. Черная сторона 2020 года к концу декабря так захлестнула, что сил писать…

  • 2021

  • 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.
  • 27 comments

  • Владимир Меньшов (1939-2021) - ушла эпоха

    Пронзительно печальная весть - коронавирус вместе с теми людьми, кто не носит масок и не прививается, убили Владимира Валентиновича Меньшова,…

  • Тяжелые потери 2020 года

    Я обещал только хорошие новости, но сейчас не могу сдержать этого обещания. Черная сторона 2020 года к концу декабря так захлестнула, что сил писать…

  • 2021