Фізики вважають, що Ейнштейн трохи помилявся щодо простору-часу: у чому суть

Щоб узгодити загальну теорію відносності Альберта Ейнштейна з квантовою механікою, необхідна поки що невідома фізика, і це змусило деяких вчених припускати, що теорія Ейнштейна може потребувати деякого коригування. Автори нової статті, опублікованої в журналі Progress of Physics, пропонують ідею "розмитої гравітації", яка вимагає додаткових вимірів і розділеного простору-часу для пояснення всіх процесів у Всесвіті, пише Popular Mechanics.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Альтернатива теорії відносності Ейнштейна

Одна з найбільших проблем у фізиці полягає в тому, що загальна теорія відносності Ейнштейна, яка добре пояснює фізичні явища у великих масштабах, не зовсім узгоджується з квантовим світом. Для розв'язання цієї проблеми одні фізики намагаються створити теорію Великого об'єднання, щоб узгодити квантову фізику і теорію Ейнштейна, а інші пропонують внести зміни в цю теорію.

Однією з найвідоміших теорій альтернативної гравітації є Модифікована ньютонівська динаміка, яка описує природу Всесвіту без необхідності існування темної матерії. Але більшість фізиків згодні, що ця теорія має багато недоліків.

Замість того, щоб створювати альтернативу теорії відносності Ейнштейна, деякі вчені намагаються внести в неї зміни, щоб вона краще узгодилася з квантовою механікою. Одна з таких ідей називається "розмита гравітація".

"Розмита гравітація"

Автори нової статті описують цей дещо змінений погляд на головну роботу Ейнштейна. Ідея "розмитої гравітації" стверджує, що простір-час може бути роздільним, а не безперервним. Це не нова ідея, адже впродовж десятиліть фізики розмірковували, чи схожий простір-час на гобелен із точок, подібно до того, як матерія складається з атомів. Але зараз немає можливості проводити дослідження простору на надзвичайно малих відстанях, які приблизно на 10 у мінус 20 разів більші за діаметр протона.

Фізики вважають, що простір-час не комутативний на додаток до того, що він роздільний. Комутативна властивість говорить нам, що при перестановці змінних вони дорівнюють одному і тому ж. Наприклад, додавання і множення комутативні (5+8 = 8+5). Віднімання і ділення, з іншого боку, не комутативні. Теорія "розмитої гравітації" стверджує, що порядок, у якому множаться просторові координати, має значення, що є певним відходом від звичайної геометрії.

За словами вчених, із самого початку квантова теорія кинула виклик класичним уявленням про комутативність. Вивчаючи можливе використання у фізиці поняття не комутативної геометрії, розглядаючи координати як некомутативні величини, можна пов'язати його з потенційною квантовою структурою, яка може виникати на дуже малих відстанях.

Відхилення від теорії Ейнштейна відбувається в крихітних масштабах

Але ідея "розмитої гравітації" супроводжується деякими застереженнями. Вона допомагає описувати квантову гравітацію, але не інші фундаментальні сили природи, як-от електромагнітна, сильна і слабка взаємодія. Автори спробували об'єднати ці взаємодії, використовуючи простір-час вищої розмірності.

Фізики виявили, що якщо час і три просторових виміри розширити додатковими, роздільними і не комутативними напрямками, то їхня взаємодія один з одним і звичайним чотиривимірним простором-часом призведе до взаємодії елементарних частинок, дуже схожої на ту, що ми спостерігаємо у Всесвіті.

Але це теоретичне відхилення від загальної теорії відносності відбуваються в надзвичайно малих масштабах квантового світу, і їх поки що не можуть виявити навіть найпотужніші прискорювачі частинок. Тому їх поки що не можна вивчити.

Як уже писав Фокус, вперше виявлено бульбашки з плазми на іншій зірці, кожна з яких у 75 разів більша за Сонце. Астрономи змогли побачити зміни на поверхні далекої зірки, які відбуваються через кругообіг тепла у неї всередині.

Також Фокус писав про те, що вчені змогли вирішити чергову проблему, що виникла у знаменитого зонда "Вояджер-1". Він уже давно покинув Сонячну систему і зараз збирає дані про міжзоряний простір.