Величайшая ошибка Эйнштейна, как начало новой физи

Science Kitchen
21 декабря 2018

Величайшая ошибка Эйнштейна, как начало новой физики

101 год назад Альберт Эйнштейн, работая над теорией относительности, получил новый параметр, названный в последствии «космологическая постоянная». На сегодняшний день космологическая постоянная является необходимой для описания влияний тёмных энергии и материи на космологических масштабах. Дело в том, что значение этой постоянной в уравнениях ОТО настолько мало, что позволяет пренебрегать эффектами, связанными с её наличием, вплоть до масштабов скоплений галактик, то есть практически в любой рассматриваемой области, кроме космологии.
Hubble Ultra-Deep Field (HUDF) — изображение небольшого региона космоса, составленное из данных, полученных космическим телескопом «Хаббл» в период с 24 сентября 2003 года по 16 января 2004 года. На снимке около 10000 галактик.
Hubble Ultra-Deep Field (HUDF) — изображение небольшого региона космоса, составленное из данных, полученных космическим телескопом «Хаббл» в период с 24 сентября 2003 года по 16 января 2004 года. На снимке около 10000 галактик.

Расширяющаяся Вселенная

Факт расширения Вселенной мало кто отрицает, но что это значит? В начале прошлого века считалось, что Вселенная постоянна и неизменна — как минимум, на максимальных масштабах. Изначальная же формулировка ОТО включала только, скажем так, притягивающую форму гравитации, что неизменно приводило к коллапсу всей материи в одной точке, хоть и на огромных промежутках времени. Именно для того, чтобы привести Вселенную в стационарное состояние, в котором, повторюсь, считалось, что она находилась, Эйнштейн в 1917 году и добавил в свои расчёты отталкивающий коэффициент. Притягивающую и отталкивающую формы гравитации можно было настроить, чтобы они уравновешивали друг друга.

    Ещё мы работаем над каналом в YouTube. Пока вы можете посмотреть лекции и просто интересные видео, которые мы выкладываем, а любые пожелания и предложения, включая сотрудничество, можете высылать на почту science.kitchen@yandex.ru.

Величайшая ошибка Альберта Эйнштейна

В 1929 году Эдвин Хаббл опубликовал работу, в которой не только установил, что галактики движутся от Млечного Пути, но и что более далекие галактики удаляются быстрее. Вывод однозначен — Вселенная не статична, она расширяется.

Приняв тот факт, что ранее описанное предположение (а по сути — догма) о статичности Вселенной является ошибочным, Эйнштейн удалил космологическую постоянную из своих уравнений, что привело к некоторым неразрешённым вопросам.

    Так, в заметках, относящихся к 1918 году, Эйнштейн написал следующее: «требуется модификация теории, так как «пустое пространство» играет роль гравитирующих отрицательных масс, распределённых по всему межзвёздному пространству».

Физик Георгий Гамов говорил, что Эйнштейн считал её своей «величайшей ошибкой». Сегодня многие очень любят приписывать эту фразу самому Эйнштейну и в отношении всей ОТО, но произносил её только Гамов, хоть и, якобы, от имени Эйнштейна.

Так или иначе, Альберт Эйнштейн решил, что без статичной Вселенной просто нет необходимости добавлять космологическую постоянную в изначальные уравнения.
Вернуть космологическую постоянную!

С середины 20-го века начались активные дискуссии на тему сущности Вселенной. В соответствии с изначальной версией теории Большого Взрыва расширение под действием гравитации должно было замедляться и, возможно, перейти в состояние Большого Сжатия. Были предположения, что расширение может продлиться вечно, но тот факт, что оно должно замедлиться, казался бесспорным.

Но в 1998 году два эксперимента, поставленных для изучения этого вопроса, дали ответ, который никто не предполагал — расширение Вселенной ускоряется. На сегодняшний день ускорение расширения было неоднократно подтверждено и в настоящее время считается хорошо установленным фактом.

Однако возник очевидный вопрос — что может объяснить ускоряющееся расширение? Вот тут физики и вспомнили про космологическую постоянную Эйнштейна.
Отрицательные массы

Существование вещества с отрицательной массой не вполне согласуется с логикой. Но доктор Джейми Фарнс из Оксфордского центра электронных исследований Департамента инженерных наук построил теоретическую модель, которая предполагает, что оба тёмных явления (энергия и вещество) могут быть объединены в одну субстанцию — жидкость с отрицательной массой. Работа, в которой описана эта модель, была опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics в начале уходящего года.

Модель Фарнса представляет собой модифицированную космологическую модель LambdaCDM, которая способна предсказать наблюдаемое распределение тёмной материи в галактиках, давая несколько проверяемых предсказаний и, по-видимому, обладая потенциалом на совмещение с данными, полученными при наблюдении далёких сверхновых, космического микроволнового фона и скоплений галактик. Выводы из этой работы просто удивительные и могут подразумевать, что отрицательные массы являются реальным и физическим аспектом нашей Вселенной, или же могут стать началом новой космологической теории, которая может быть основана на эффектах отрицательных масс.
Предположительное распределение тёмной материи в виде гало вокруг нашей галактики.
Предположительное распределение тёмной материи в виде гало вокруг нашей галактики.

Доктор Фарнс предлагает такое объяснение своим выводам:

    «...Теперь мы думаем, что и тёмная материя, и тёмная энергия могут быть объединены в некую жидкость, которая обладает характеристикой «отрицательной гравитации», то есть отталкивает весь другой материал вокруг себя. И хотя это всё ещё далеко под вопросом, теория предполагает, что космос симметричен как в положительных, так и в отрицательных своих качествах...».

Считалось, что отрицательная материя, в случае её существования, будет становиться менее плотной по мере расширения Вселенной, что противоречит наблюдениям, которые показывали, что истощения нет. Доктор Фарнс в своей работе применяет «тензор создания», согласно которому отрицательные массы создаются непрерывно.

Рассматриваемая модель является первой, которая даёт правильные предсказания поведения тёмной материи. Так, большинство галактик вращаются настолько быстро, что они должны разрываться на части, что говорит о том, что невидимое «гало» тёмной материи должно сдерживать этот процесс. Новое исследование полностью подтверждает, а главное, предсказывает образование гало тёмной материи, что согласуется с данными, полученными при наблюдениях за последние 100 лет.

Спасибо, что все вы с нами, друзья.