Несохраняющаяся модифицированная теория гравитации
Общая теория относительности основана на концепции искривленного пространства-времени. Для описания того, как энергия и импульс полей распределяются в пространстве-времени, а также как они взаимодействуют с гравитационным полем, используется тензор энергии-импульса (аналог энергии и импульса в обычной механике). В общей теории относительности тензор энергии-импульса считается неизменным или сохраняющимся. Так же, как, например, в обычной механике выполняется закон сохранения энергии. Однако это предположение не всегда оправдано. Например, при достаточно высоких энергиях возникает так называемая проблема неперенормируемости. Технически это означает, что появляются математические ошибки, которые невозможно устранить. Астрофизик РУДН построил новую теорию гравитации, в которой не требуется «закон сохранения» тензора энергии-импульса. Исследование опубликовано в Европейском физическом журнале C.
Одномерное маргинальное распределение по отдельным параметрам и двумерные контуры с использованием точек данных SNe + BAO + CMB.
Фото: Европейский физический журнал C (2023). DOI: 10.1140/epjc/s10052-023-12003-x
«Проблема неперенормируемости гравитации Эйнштейна хорошо известна. Она привела к десяткам попыток трактовать ее как теорию низких энергий. Например, в теории струн классическое уравнение Эйнштейна — это всего лишь первый член бесконечного ряда Таким образом, возможно, что при высоких энергиях и/или в пределах горизонта событий черных дыр кривизна пространства-времени и гравитация отклоняются от общей теории относительности Эйнштейна.
«Это можно объяснить по-разному. Однако в любом случае закон сохранения энергии-импульса может нарушаться на высоких уровнях энергии», — Хамидреза Фазлоллахи, аспирант Учебно-научного института гравитации и космологии РУДН. Университет сказал.
Фазлоллахи построил новую гравитационную модель. Он начал с так называемого соотношения Гиббса-Дюэма. Это уравнение, показывающее, как изменяются показатели его компонентов в термодинамической системе. После преобразований мы имеем уравнение, напоминающее по форме классическое уравнение Эйнштейна, но с другими множителями и константами. Уравнения поля были дополнены двумя членами. Один описывает температуру-энтропию, а второй описывает заряд и взаимодействие.
Астрофизик показал, что новая гравитационная модель согласована для разных сред и может быть использована в астрофизических и астрономических исследованиях. В качестве примера автор проверил новую теорию, рассчитав две стадии развития Вселенной — инфляционную и ускоряющееся расширение. Показания новой теории согласуются с экспериментальными наблюдениями.
«В качестве примера приложения мы изучали сферически-симметричные решения и эволюцию Вселенной в ранние и поздние времена. Модель не дала никаких расхождений относительно гравитации Эйнштейна для вакуума», — сказал Фазлоллахи.
