Маркус Чаун - Гравитация. Последнее искушение Эйнштейна

Connor S. Stephen Hawking admits the biggest blunder of his scientific career — early belief that everything swallowed up by a black hole must be lost for ever // Independent. — 11 April 2013 ( http://www.independent.co.uk/news/science/stephen-hawking-admits-the-biggestblunder-of-his-scientific-career-early-belief-that-everything-8568418.html).

Чёрное тело впитывает всё попадающее на него тепло. Оно распределяется между всеми его атомами в ходе постоянных столкновений быстрых атомов с более медленными. В результате чёрное тело излучает тепло вне зависимости от того, из какого вещества оно состоит. Излучение чёрного тела имеет универсальный спектр, который зависит лишь от одной величины — температуры.

Bekenstein J. Black holes and the second law // Nuovo Cimento Letters. — 1972. — Vol. 4. — P. 737; Jacob Bekenstein. Black holes and entropy // Physical Review D. — 1973. — Vol. 7. — P. 2333.

Strominger A., Vafa C. Microscopic origin of the Bekenstein–Hawking entropy. — 1996. — arXiv:hep-th/9601029v2.

Хотя возраст Вселенной составляет 13,82 миллиарда лет, расстояние до космического (светового) горизонта, то есть до границы наблюдаемой Вселенной, равняется 42 миллиардам световых лет. Это объясняется тем, что в первые мгновения своего существования Вселенная расширялась гораздо быстрее скорости света. Это не нарушает принципов относительности, потому что пространство — фон, на котором происходят космические события, — может расширяться с любой скоростью.

Maldacena J. The Large N Limit of Superconformal field theories and supergravity // Advances in Theoretical and Mathematical Physics. — 1998. — Vol. 2. — P. 231. — arXiv:hep-th/9711200v3.

См. главу 8.

Цит. по: Cowen R. The quantum source of space-time // Nature. — 19 November 2015. — Vol. 527. — P. 290.

Einstein A., Podolsky B., Rosen N. Can quantummechanical description of physical reality be considered complete? // Physical Review. — May 1935. — Vol. 47 (10). — P. 777 ( http://journals.aps.org/pr/pdf/10.1103/PhysRev.47.777).

Einstein A., Rosen N. The particle problem in the general theory of relativity // Physical Review. — July 1935. — Vol. 48 (1). — P. 73.

Свет выделяется, когда электрон в атоме перемещается с высокоэнергетической орбиты на низкоэнергетическую. Атомы водорода, имеющие по одному электрону, не выделяют свет при очень низких температурах, когда электроны находятся на самых низкоэнергетических орбитах, или, наоборот, при максимальных температурах, когда атомы разогреваются настолько, что лишаются электронов.

Отталкивающая гравитация возникает потому, что в соответствии с общей теорией относительности источником гравитации является удельная энергия ( u ) + 3 × ( P ) (давление). Давлением атомов материи по сравнению с её удельной энергией можно пренебречь. Но есть случаи, в которых это правило не работает. Речь идёт о тёмной энергии. Для неё давление не просто имеет отрицательное значение, но и составляет менее −1/3 u . Таким образом, знак источника гравитации меняется на противоположный, превращая её значение из положительного в отрицательное. Именно отталкивающая гравитация ускоряет расширение Вселенной. Тёмная энергия присутствует во всех сжимающихся пространствах и лишь в рамках общей теории относительности проявляет себя как отталкивающая гравитация.

Согласно общей теории относительности пустое пространство имеет внутреннее искривление, или энергию, известную как космологическая постоянная. Ноль — это нечасто встречающееся значение, и потому космологи не были особо удивлены, когда выяснили, что космологическая константа не равна ему. Однако их заинтересовало, что она оказалась слишком мала. Если верить квантовой теории, из-за квантовых флуктуаций вакуум должен содержать энергию. Но в соответствии с её предсказаниями удельная энергия вакуума (то есть величина тёмной энергии) должна быть в 10 120(1 с 120 нулями) раз больше, чем наблюдается на самом деле. Это самое большое несоответствие между прогнозом и реальным положением дел в истории науки! Данное значение можно было бы свести к наблюдаемому, если бы энергия вакуума дополнялась из ещё одного источника, имеющего отрицательное значение. Это сложная задача, но с ней может справиться суперсимметрия, так как флуктуации бозонных полей обладают положительной энергией, а фермионных — отрицательной.

Мордехай Милгром из Института Веймана в Реховоте, Израиль, полагает, что при ускорении менее одной миллионной доли g гравитация изменяется, превращаясь в более сильную форму взаимодействия, которая не подчиняется закону обратных квадратов. Модифицированная ньютоновская динамика (MOND) способна описать орбитальное движение всех звёзд во всех спиральных галактиках с помощью одной-единственной формулы. Для сравнения: на данный момент для объяснения движения звёзд в каждой спиральной галактике нужно учитывать разное количество тёмной материи и её распределение. Вариант MOND, совместимый с теорией относительности Эйнштейна, был разработан Яковом Бекенштейном из Еврейского университета в Иерусалиме в 2000 году. См. Bekenstein J. Relativistic gravitation theory for the MOND paradigm. — 2005. — arXiv:astro-ph/0403694v6.

Carroll R. Kip Thorne: physicist studying time travel tapped for Hollywood film // Guardian. — 21 June 2013 ( https://www.theguardian.com/science/2013/jun/21/kip-thorne-time-travel-scientist-film).

Oberg B. (ed.). The Papers of Benjamin Franklin. Vol. 31. — New Haven: Yale University Press, 1995. — P. 455.

Clarke A. C. Clarke’s Third Law. Profiles of the Future. — London: Gateway, 2013.