одна и та же звезда висит в двух местах на небосводе:
одна из маленьких звезд на небосводе — это Солнце (в его далеком прошлом варианте, конечно, кроме самого Солнца в ближайшую полноразмерную величину):
если вселенная при этом еще и закольцована, свет одной звезды долетит до нас, полетит дальше, пролетит весь круг и вернется обратно в другом месте небосвода, полетит дальше, опять вернется — это будет уже 3-я версия одной и той же звезды и т.п.:
далекие кластеры звезд — это старые версии кластеров, находящихся и наблюдаемых на более близком расстоянии:
Много было по этому поводу споров и, как я понял, к единому мнению так никто и не пришел. Не вижу смысла описывать вводную часть скважных переходов в виду распространенности этой проблемы. В этом посте я постараюсь рассказать свое видение решения этого вопроса и начать нужно с того, что блоки информации которые поступают из выходного сигнала стоит интерпретировать не как константу, а как разрозненные пакеты с переменной составляющей. Если рассматривать каждый пакет по отдельности, то положительные и отрицательные каскады будут иметь не определенный характер и по этому в таблице переменных мы будем видеть нисходящую волну ниже третьего уровня по Скендфилду. С другой стороны электронный потенциал в поле ионного и пост- ионного выхода показывает нам что быстрые вылеты никак не влияют на закрытие поля. А вообщем, то что я написал выше, не имеет никакого смысла. Все термины выдуманы и не имеют никакого отношения к науке. С наступающим!)
Исследователи проанализировали общую теорию относительности Эйнштейна на суперкомпьютере Columbia в Исследовательском центре Эймса НАСА, чтобы создать трехмерную симуляцию слияния черных дыр.
Теория относительности одновременно проста и элегантна, но в то же время до безумия неинтуитивна. Нет необходимости вдаваться во все тонкости и величие этой теории, но есть одна работа Эйнштейна, которая занимала центральное место и в конечном итоге привела его к полной перестройке ньютоновского тяготения, изменяя сами наши представления о структуре Вселенной.
И эта особенность в названии: относительный. Эйнштейн обнаружил, что то, что мы когда-то считали неизменным, на самом деле таким не являлось. Чтобы понять, как Эйнштейн переписал идеи Ньютона, мы сначала должны немного отмотать время назад и понять идеи Ньютона.
Как только Ньютону пришла в голову идея концепции гравитации, силы, исходящей от всех объектов и соединяющейся со всеми ними, ему понадобилась вселенная, чтобы сделать его силу универсальной. Когда солнце "протягивает руку" со своим притяжением и указывает всем планетам, даже могущественному Юпитеру, куда двигаться дальше, эти планеты должны знать, где они находятся относительно солнца. Когда я срываю яблоко с дерева и позволяю ему упасть, яблоку нужно знать, как далеко оно находится от Земли, чтобы оно могло иметь надлежащую скорость ускорения.
Все во Вселенной должно знать, где находится все остальное, чтобы гравитация могла действовать с соответствующей силой. Итак, Ньютон представлял себе космос как огромную неподвижную сетку, ряд универсальных правил и "главных часов", а также абсолютную систему отсчета, исходя из которой можно было принимать все другие меры. (Должен отметить, что это не следует понимать буквально. Там, в пустоте космоса, нет гигантских часов, тикающих по абсолютному времени, и нет буквально "сетки" отмеченных линеек, пересекающих космос. Все это - математическая структура , которая обеспечивает механизмы для вычисления гравитационных сил , но потребность в этой структуре является первостепенной в работе Ньютона).
И поэтому, с точки зрения Ньютона о гравитации, каждое гравитационное взаимодействие должно быть рассчитано с учетом этой универсальной, фиксированной, абсолютной системы отсчета. Сущности нашей вселенной должны знать, где они находятся относительно этой неподвижной системы отсчета, чтобы гравитация могла быть нужной силы в нужное время и в нужных местах.
Но работа Джеймса Клерка Максвелла по электромагнетизму противоречила этой универсальной системе отсчета (хотя Максвелл в то время этого не осознавал). Гениальный математик Максвелл сам сказал, что скорость света - это скорость света всегда и навеки. Неважно, как быстро вы двигались, или в каком направлении вы двигались, приближался ли к вам свет или удалялся, это не имело значения. Свет двигается всегда со "скоростью света".
Если бы существовала какая-то универсальная система отсчета, какие-то главные часы и абсолютная линейка, как предлагал Ньютон, то скорость света должна быть только той скоростью, которой она является относительно этой абсолютной системы отсчета, потому что эта абсолютная система отсчета является эталоном, по которому измеряется все движение. И поэтому существование этой абсолютной рамки должно позволить вам двигаться верхом на луче света и видеть его неподвижным и застывшим на месте.
Эйнштейн выбрал Максвелла, и Эйнштейн был прав. Не существует универсальной системы отсчета, главных часов или абсолютной линейки. Нет способа судить о движении, кроме как по относительным точкам зрения каждого наблюдателя. Другими словами, это "относительность" в теории относительности : все движение относительно. Если бы Эйнштейн проехал мимо меня на своем велосипеде, я мог бы только сказать, что с моей точки зрения он движется. С его точки зрения, он мог бы справедливо утверждать, что он неподвижен, а я тот, кто находится в движении.
Отказавшись от понятий абсолютного времени и пространства, Эйнштейн кое-что получил за свои усилия. Не все вещи относительны, во Вселенной есть некоторые константы. А именно, законы физики. Все наблюдатели, великие и всеобщие, медленные и быстрые, целенаправленные и бесцельные, все наблюдатели согласны с общностью законов физики. Показательный пример - уравнения Максвелла. Говорят, что скорость света постоянна. Конец. И так оно и есть: каждый наблюдатель во Вселенной , независимо от своего положения, скорости или ускорения, всегда будет "видеть" одну и ту же скорость света .
Теория гравитации Эйнштейна — общая теория относительности — пользуется большим успехом более века. Однако у нее есть теоретические недостатки. Это неудивительно, теория предсказывает свою собственную неудачу в пространственно—временных сингулярностях внутри черных дыр и сам Большой взрыв.
По мере того как новые и мощные телескопы собирают новые данные о Вселенной, они раскрывают пределы старых теорий.
В отличие от физических теорий, описывающих три фундаментальных взаимодействия в физике — электромагнитное, сильное и слабое - общая теория относительности была проверена только в условиях слабой гравитации.
Отклонения гравитации от общей теории относительности ни в коем случае не исключаются и не проверяются повсюду во Вселенной. Но по мнению физиков-теоретиков отклонения должны быть.
Согласно теории, первоначально предложенной Жоржем Леметром и широко принятой астрономическим сообществом, наша вселенная возникла в результате Большого взрыва. Другие сингулярности скрываются внутри черных дыр: пространство и время перестают там иметь значение, в то время как плотность энергии и давление, становятся бесконечными. Это сигнализирует о том, что теория Эйнштейна здесь терпит неудачу и должна быть заменена более фундаментальной.
Наивно полагать, что пространственно-временные сингулярности должны быть разрешены с помощью квантовой механики , которая применима в очень малых масштабах.
Квантовая физика опирается на две простые идеи: точечные частицы не имеют смысла; и принцип неопределенности Гейзенберга, который гласит, что никогда нельзя знать значение определенных пар величин с абсолютной точностью — например, положение и скорость частицы. Это происходит потому, что частицы следует рассматривать не как точки, а как волны; в малых масштабах они ведут себя как волны материи.
Теория охватывающая как общую теорию относительности, так и квантовую физику, должна быть свободна от подобных патологий. Однако все попытки объединить общую теорию относительности и квантовую физику неизбежно влекут за собой отклонения от теории Эйнштейна.
Следовательно, гравитация Эйнштейна не может быть окончательной теорией гравитации. Действительно, вскоре после введения общей теории относительности Эйнштейном в 1915 году Артур Эддингтон, наиболее известный тем, что подтвердил эту теорию во время солнечного затмения 1919 года , начал искать альтернативы, просто чтобы посмотреть, как все могло бы быть.
Теория Эйнштейна выдержала все проверки на сегодняшний день, точно предсказывая различные результаты, начиная от прецессии орбиты Меркурия и заканчивая существованием гравитационных волн . Итак, где скрываются эти отклонения от общей теории относительности?
Фотография полного солнечного затмения 1919 года. Автор: Артур Эддингтон
Столетие исследований дало нам стандартную космологическую модель, известную как модель "Лямбда-си-ди-эм" (ΛCDM (аббревиатура от Lambda-Cold Dark Matter) . Здесь Λ обозначает либо знаменитую космологическую постоянную Эйнштейна, либо таинственную темную энергию с аналогичными свойствами.
Темная энергия была введена астрономами ad hoc (латинская фраза, означающая «для данного случая», «специально для этого»), чтобы объяснить ускорение космического расширения. Несмотря на чрезвычайно хорошую подгонку космологических данных до недавнего времени, модель ΛCDM является поразительно неполной и неудовлетворительной с теоретической точки зрения.
За последние пять лет ученые столкнулись с серьезной напряженностью в наблюдениях . Постоянная Хаббла, которая определяет возраст и масштаб расстояний во Вселенной, может быть измерена в ранней Вселенной с использованием космического микроволнового фона (т.н. реликтовое излучение), а в поздней Вселенной с использованием сверхновых в качестве стандартных свечей.
Эти два измерения дают несовместимые результаты . Что еще более важно, природа основных компонентов модели ΛCDM — темной энергии, темной материи и поля, управляющего инфляцией ранней Вселенной (очень короткий период чрезвычайно быстрого расширения, зарождающий семена галактик и скоплений галактик) — остается загадкой.
С точки зрения наблюдений, наиболее убедительной причиной изменения гравитации является ускорение Вселенной, обнаруженное в 1998 году с помощью сверхновых типа Ia , яркость которых уменьшается из-за этого ускорения. Модель ΛCDM, основанная на общей теории относительности, постулирует чрезвычайно экзотическую темную энергию с отрицательным давлением, пронизывающую вселенную.
Проблема в том, что эта темная энергия не имеет физического обоснования. Ее природа совершенно неизвестна, хотя было предложено множество моделей . Предлагаемой альтернативой темной энергии является космологическая постоянная Λ, которая, согласно квантово-механическим (но сомнительным) расчетам , должна быть огромной.
Однако вместо этого Λ должна быть невероятно точно настроена, чтобы соответствовать космологическим наблюдениям. Если темная энергия существует, наше незнание ее природы вызывает глубокую тревогу.
Может ли быть так, что вместо этого проблемы возникают из-за неправильных попыток подогнать космологические наблюдения к общей теории относительности, например, втиснуть человека в слишком маленькие брюки? Что мы наблюдаем первые отклонения от общей теории относительности, в то время как таинственной темной энергии просто не существует?
Эта идея, впервые предложенная исследователями из Неаполитанского университета, приобрела огромную популярность, в то время как противоборствующий лагерь "темной энергии" остается активным.
Как мы можем это определить? Отклонения от гравитации Эйнштейна ограничены экспериментами в солнечной системе , недавними наблюдениями за гравитационными волнами и загоризонтными изображениями черных дыр .
В настоящее время существует много литературы по теориям гравитации, альтернативным общей теории относительности, восходящая к ранним исследованиям Эддингтона 1923 года. Очень популярной альтернативой является так называемая скалярно-тензорная гравитация. Концептуально она очень проста, поскольку вводит только один дополнительный компонент (скалярное поле, соответствующее простейшей, бесспиновой частице) в геометрическое описание гравитации Эйнштейна. Однако последствия этого далеки от тривиальных. Поразительным явлением является " эффект хамелеона ", состоящий в том факте, что эта теория может маскироваться под общую теорию относительности в средах с высокой плотностью (таких как звезды или Солнечная система), в то же время сильно отклоняясь от нее в космологической среде с низкой плотностью.
В результате дополнительное (гравитационное) поле фактически отсутствует, маскируясь, как хамелеон, и ощущается только в самых больших (космологических) масштабах.
В настоящее время спектр альтернатив гравитации Эйнштейна резко расширился. Даже добавление единственного массивного скалярного возбуждения (а именно частицы с нулевым спином) к гравитации Эйнштейна - и сохранение полученных уравнений, чтобы избежать некоторых известных фатальных несоответствий, — привело к гораздо более широкому классу теорий Хорндески и последующим обобщениям.
