В теории Эйнштейна нашлась антигравитация

Большой Взрыв доказывает, что в начале расширения Вселенной действовала мощная отталкивающая сила. Популярна гипотеза, что Большой Взрыв вызван «инфлантоном» – гипотетическим короткоживущим отталкивающим полем. Наблюдения сверхновых показали, что Вселенная до сих пор расширяется с ускорением. Многие придерживаются модели, которая объясняет современное ускорение с помощью «тёмной энергии» – гипотетической физической субстанции с отрицательным давлением, вызывающим слабый эффект отталкивания.

Недавно коллектив лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) обнаружил гравитационные волны от слияния чёрных дыр и показал, что при слиянии черных дыр гравитационные волны уносят около 5% их массы. Если рассмотреть стадию сжатия Вселенной (сценарий «большого сжатия»), на которой слияния черных дыр должны быть частым явлением, то можно показать, что большая часть Вселенной во время коллапса может превратиться в гравитационное излучение. Что произойдет с гравитационным полем системы, которая быстро теряет гравитационную массу? Мы рассмотрели решение уравнений Эйнштейна для системы, состоящей из сливающихся черных дыр, и показали, что в такой системе возникает сильная отталкивающая гравитационная сила, которая может превратить сжатие Вселенной в Большой Взрыв. С математической точки зрения, в хорошо известном уравнении для ньютоновского притяжения, пропорциональному обратному квадрату расстояния, появляется дополнительный отталкивающий член, пропорциональный 1/R и зависящий от времени.

Поверхность гравитационного потенциала часто иллюстрируется воронкой из резиновой пленки, которую растягивает тяжелый шар, расположенный в центре. В этой простой модели резкое уменьшение гравитационной массы соответствует быстрому подъему шара. Плёнка, прикреплённая к шару, вытянется конусообразным пиком в центре воронки. Лёгкие шарики на центральном конусе устремятся от центра – это и есть сильная антигравитация. Центральный конус будет расширяться, но всё равно сохранит свой наклон наружу – это будет соответствовать долгоживущей слабой отталкивающей силе.

Расчеты показывают, что отталкивающая сила уменьшается со временем, но сохраняется на многие миллиарды лет, что может объяснить современное ускоренное расширение Вселенной. Это означает, что ускоренное расширение Вселенной связано не с современным состоянием, а с реликтовыми гравитационными полями, возникшими в процессе Большого Сжатия. Таким образом, Большой Взрыв и современное расширение могут быть объяснены в рамках классической теории Эйнштейна, без введения новых полей и экзотических субстанций.



Рис. Гравитационный потенциал (в 10^-21 cm^2/s^2) как функция радиуса (в миллиардах световых лет) для различных времён. Кривые 1,2,3 соответствуют времени от начала изменения массы: t=0.3, 0.5, 0.8 миллиарда световых лет. Для лучшей визуализации кривая 2 смещена относительно кривой 3 на единицу, а кривая 1 смещена относительно кривой 3 на две единицы. Показан случай экспоненциального уменьшения массы Вселенной с показателем alpha=10.

Статья опубликована сегодня, 13 июля 2016, в окончательном виде на сайте MNRAS
http://mnras.oxfordjournals.org/content/461/3/2929
В бумажном варианте она появится в выпуске от 21 сентября 2016. 11 июля я попробовал разместить статью в astro-ph, и робот пообещал выставить её в интернете 13 июля, но какому-то модератору (стороннику темной энергии?) статья не понравилась и он поместил её под рубрику ожидания – «on hold». Чтобы читатели не зависели от прихотей модераторов astro-ph, ниже под катом привожу сканы всех пяти страниц работы.

Статья в престижном журнале Королевского общества прошла рецензию гладко, с небольшими замечаниями. С удовольствием привожу отзыв анонимного рецензента из Королевского астрономического общества: «I have checked some calculations carefully and it seems that the Authors are right – the repulsive force may appear and additionally, if it emerges very close to the final collapse of the universe, it can be the source of a bounce of the universe».

«Я тщательно проверил некоторые вычисления и похоже, что авторы правы – отталкивающая сила может появиться и, кроме того, если она появляется очень близко к окончательному коллапсу Вселенной, она может быть источником отскока Вселенной»
Подчеркну, что вычисления рецензент проверил все – потому что в разных местах расчета он выловил две опечатки – в тензорном индексе и в знаке, плюс дал вполне уместное замечание по математике. Судя по некоторым признакам – рецензию писал видный космолог, соавтор Хокинга по одной из его книг.

Отмечу – эта работа не является космологической моделью. В статье строго показано, что в теории Эйнштейна есть место антигравитации при изменении гравитационной массы. Поэтому, если при предыдущем коллапсе Вселенной её масса быстро превращалась в гравитационное излучение, то неизбежно возникла сначала очень сильная отталкивающая сила, а потом – слабая долгоживущая антигравитация – то есть именно такой набор гравитационных сил, которого не хватает современной космологии, где эта нехватка компенсируется введением двух феноменологических сил. Я уверен, что найдена главная пружина космологической модели – потому что не могу представить себе, что в гравитации случайно нашёлся именно тот комплект сил, которая нужна космологии. Природа таких случайностей не терпит. Понятно, что сейчас требуется модификация космологических моделей, которые должны включать только эйнштейновские силы (притяжения и отталкивания) и согласовываться с наблюдениями. В статье отмечается, что согласно данной модели, ускорение расширения Вселенной должно уменьшаться, а не увеличиваться – в отличие от моделей «тёмной энергии». Приглашаю астрономическую молодёжь в новую тему.

Для читателей «Астровитянки», вышедшей в 2008 году, будет небезынтересно узнать, что космологическая модель, какую моя героиня изложила в своём письме в журнал «Юный астроном», получила через 8 лет строгое научное подтверждение. Вот такая фантастика.







https://don-beaver.livejournal.com/173482.html