Эрик Верлинде: «Для меня гравитация не существует»

12.02.2014, Илья Хель 40

4 июля 2013 года европейская команда астрономов под руководством Хонгшенга Чжао из Центра гравитации SUPA в Университете Сент-Эндрюса представила радикально новую теорию. По ней галактики Млечный Путь и Андромеда столкнулись около 10 миллиардов лет назад, и наше понимание гравитации в корне неверно. Что примечательно, это могло бы аккуратно объяснить видимую структуру двух галактик и их спутников.

Вселенная

В 2009 году Чжао возглавил международную команду астрономов, которая обнаружила неожиданную связь между «темной материей» и видимыми звездами и газом в галактиках, что может полностью перевернуть наши современные представления о гравитации. Чжао предположил, что на темную материю воздействует невидимая сила.

Группа полагает, что взаимодействие между темной и обычной материей может быть важнее и сложнее, чем считалось ранее, и вообще темная материя может не существовать, а аномальное движение звезд в галактиках обусловлено модификацией гравитации в сверхгалактических масштабах.

«Темная материя, по всей видимости, «знает», как распределяется видимая материя. Они вступили в сговор друг с другом так, что гравитация видимой материи и характерный радиус темного гало всегда одинаковы», — говорит доктор Бенуа Фамаэй (Университета Бонна и Страсбурга). — «Это чрезвычайно удивительно, поскольку можно было ожидать, что баланс между видимой и темной материей сильно зависит от индивидуальной истории каждой галактики».

«Картина, которую показали данные, крайне странная. Это как обнаружить зоопарк животных всех возрастов и размеров, у которых чудесным образом идентичны, скажем, вес костей. Вполне возможно, что негравитационная пятая сила управляет темной материей при помощи невидимой руки, оставляя те же отпечатки пальцев на всех галактиках, вне зависимости от их возрастов, форм и размеров».

Эта сила может разрешить другую крупную загадку так называемой темной энергии, которая управляет ускоряющимся расширением Вселенной. Более радикальным решением будет пересмотр законов гравитации, впервые разработанных еще Исааком Ньютоном в 1687 году и уточненных Альбертом Эйнштейном и его общей теорией относительности в 1916 году. Эйнштейн так и не решил до конца, нужно ли добавить своему уравнению вездесущий постоянный источник, который сейчас называется темной энергией. Астрофизик Нил де Грасс Тайсон заявляет, что темную энергию вообще нужно переименовать в темную гравитацию.

На изображении выше темная энергия представлена в виде фиолетовой сетки, а гравитация — в виде зеленой. Гравитация исходит от всей материи во Вселенной, но ее эффекты локализованы и быстро исчезают на больших расстояниях.

Доктор Фамаэй добавляет: «Если мы учитываем модифицированный закон гравитации в своих наблюдениях, имело бы смысл заменить эффективное действие гипотетической темной материи силой, тесно связанной с распределением видимого вещества».

Последствия нового исследования могут изменить некоторые из самых широко распространенных научных теорий об истории и расширении Вселенной.

Доктор Джанфранко Джентиле из Гентского университета заключает: «Понимание этого загадочного заговора, вероятно, ключ, отпирающий образование галактик и их структур».

В январе 2010 года Эрик Верлинде, профессор теоретической физики и всемирно известный струнный теоретик, вызвал мировой переполох статьей «О происхождении гравитации и законах Ньютона», в которой бросил вызов распространенному пониманию силы гравитации и дошел до заявления «для меня гравитация не существует». Если он прав, изменение нашего понимания Вселенной, ее происхождения и Большого Взрыва будет иметь далеко идущие последствия.

«Каждый, кто работает над теоретической физикой, пытается улучшить Эйнштейна», — говорит Робберт Дийкграаф, профессор университета UvA и ныне директор Института перспективных исследований в Принстоне (в котором работали Тьюринг, Оппенгеймер и Эйнштейн в свое время). — «На мой взгляд, Эрик Верлинде нашел важный ключ для следующего шага вперед».

Верлинде, получивший приз Спинозы (голландская «нобелевка») от Нидерландской научной организации, известен своей новой теорией, в основе которой лежит идея о том, что гравитация — это иллюзия:

«Гравитация не иллюзия в том смысле, что все вещи падают», — говорит Верлинде. — «Большинство людей, физиков в основном, считает, что мы идеально и адекватно описываем гравитацию, используя ОТО Эйнштейна. Но теперь, кажется, мы можем начать с макроскопического заявления, где нет гравитации, но которую можно получить. Это называется «появление».

«У нас есть и другие явления в физике вроде этого», — продолжает Верлинде. — «Возьмите понятие температуры, например. Мы испытываем его каждый день. Мы можем почувствовать температуру. Но когда вы действительно задумаетесь о микроскопических молекулах, понятие температуры исчезнет. Это нечто, что характеризует молекулы вместе; это как средняя энергия молекулы».

По Верлинде, гравитация похожа в этом плане. Это нечто, что появляется только тогда, когда вы кладете много вещей вместе в микроскопическом масштабе, а затем видите, что возникают определенные уравнения.

«Как ученые», — отмечает он, — «мы сначала хотим понять природу и нашу Вселенную. В процессе этого мы наблюдаем вещи, которые глубоко озадачивают, вроде той же темной материи. Мы видим, что происходят какие-то странности, но не понимаем. Там должно быть больше материи, но мы ее не видим. Есть еще нечто под названием «темная энергия». А есть еще самая крупная головоломка, которую мы называем «теорией Большого Взрыва».

Верлинде полагает, что его идеи прольют свет на понятие темной материи и темной энергии, и на их важность относительно гравитации.

«Мы считаем, что в большинстве случаев понимаем гравитацию. Но когда мы смотрим на галактики и другие масштабные явления, галактические кластеры, мы видим вещи, которые нельзя объяснить привычными уравнениями, вроде ньютоновского уравнения гравитации или эйнштейновского. Таким образом, мы должны предположить, что существует загадочная форма материи, которую мы называем темной материей и которую мы не можем увидеть. Темная энергия еще «страньше», в том смысле, что мы не знаем даже, из чего она состоит. Это нечто, что мы можем включить в уравнение и заставить вещи работать, но остается еще куча загадок из разряда «почему» и «из чего». Сегодня у нас нет нужного уравнения, чтобы описать это. Нужно искать лучшую теорию гравитации и понимать, что происходит с нашей вселенной».

К примеру, в основе теории Большого Взрыва лежит идея, что в определенный момент все внезапно стало взрываться и расти, наша Вселенная стала больше в один момент и продолжает расширяться. Верлинде считает нелогичным то, что все выросло в один момент.

«Нелогично считать, что ничего не было и вдруг взорвалось. Мы используем такие понятия, как время и пространство, но мы не знаем, что это такое в микроскопических масштабах. Это может измениться. Большой Взрыв обязывает нас понимать, что такое время, и я думаю, что в будущем мы еще более разберемся с этим вопросом. Думаю, что мы сможем выяснить, был ли на самом деле Большой Взрыв или же было нечто другое. Или, может быть, нам не стоит считать, что Вселенная действительно началась в один момент, и мы найдем другой способ описать это».

Верлинде считает, что информация, которая у нас есть сегодня, а также уравнения, которые мы используем, описывают только небольшую часть того, что происходит на самом деле.

«Если вы думаете, что что-то растет, как наша вселенная, что-то еще должно становиться меньше. Думаю, есть что-то, чего мы пока не нашли. Короче говоря, вселенная возникла из чего-то, а не из ничего. Что-то было и нам нужно найти уравнения. Нужно что-то делать с темной энергией и темной материей. Если мы поймем, какие уравнения нужно написать для этих компонентов нашей вселенной, мы поймем и с чего все началось».

Теория Большого Взрыва хорошо работает в том смысле, что дает нам представление о том, как появились отдельные элементы в нашей Вселенной, а также подкрепляется другими вещами, которые мы можем наблюдать, вроде реликтового излучения. Но идея того, что расширение Вселенной началось с Большого Взрыва, должна измениться.

«Вам нужно описать больше, чем просто частицы материи. Вам нужно больше знать о том, что такое пространство и время. Все эти вещи должны собраться вместе и объяснить теорию Большого Взрыва».

Квантовой механике понадобилось около 26 лет, чтобы начать работать. Около 40 лет мы работаем над теорией струн, и пока нет ничего, что можно было бы подтвердить наблюдениями или экспериментами. Верлинде полагает, что у его идеи больше шансов быть проверенной экспериментально в течение 10-15 лет. А конечный результат приведет к смене парадигмы понимания того, как была создана Вселенная. Или кто ее создал.

 

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.