Физики считают, что Эйнштейн немного ошибался относительно пространства-времени: в чем суть

Фото: IFLS

Чтобы согласовать общую теорию относительности Альберта Эйнштейна с квантовой механикой, необходима пока неизвестная физика, и это заставило некоторых ученых предполагать, что теория Эйнштейна может нуждаться в некоторой корректировке. Авторы новой статьи, опубликованной в журнале Progress of Physics, предлагают идею "размытой гравитации", которая требует дополнительных измерений и разделенного пространства-времени для объяснения всех процессов во Вселенной, пишет Popular Mechanics.

Альтернатива теории относительности Эйнштейна

Одна из самых больших проблем в физике состоит в том, что общая теория относительности Эйнштейна, которая хорошо объясняет физические явления в больших масштабах, не совсем согласуется с квантовым миром. Для решения этой проблемы одни физики пытаются создать теорию Великого объединения, чтобы согласовать квантовую физику и теорию Эйнштейна, а другие предлагают внести изменения в эту теорию.

Одной из самых известных теорий альтернативной гравитации является Модифицированная ньютоновская динамика, которая описывает природу Вселенной без необходимости существования темной материи. Но большинство физиков согласны, что эта теория имеет много недостатков.

Вместо того, чтобы создавать альтернативу теории относительности Эйнштейна, некоторые ученые пытаются внести в нее изменения, чтобы она лучше согласовалась с квантовой механикой. Одна из таких идей называется "размытая гравитация".

"Размытая гравитация"

Авторы новой статьи описывают этот слегка измененный взгляд на главную работу Эйнштейна. Идея "размытой гравитации" утверждает, что пространство-время может быть раздельным, а не непрерывным. Это не новая идея, ведь на протяжении десятилетий физики размышляли, похоже ли пространство-время на гобелен из точек, подобно тому, как материя состоит из атомов. Но сейчас нет возможности проводить исследования пространства на чрезвычайно малых расстояниях, которые примерно на 10 в минус 20 степени раз больше диаметра протона.

Физики считают, что пространство-время не коммутативно в дополнение к тому, что оно раздельно. Коммутативное свойство говорит нам, что при перестановке переменных они равны одному и тому же. Например, сложение и умножение коммутативны (5+8 = 8+5). Вычитание и деление, с другой стороны, не коммутативны. Теория "размытой гравитации" утверждает, что порядок, в котором умножаются пространственные координаты, имеет значение, что является определенным отходом от обычной геометрии.

По словам ученых, с самого начала квантовая теория бросила вызов классическим представлениям о коммутативности. Изучая возможное использование в физике понятия не коммутативной геометрии, рассматривая координаты как некоммутативные величины, можно связать его с потенциальной квантовой структурой, которая может возникать на очень малых расстояниях.

Отклонение от теории Эйнштейна происходит в крошечных масштабах

Но идея "размытой гравитации" сопровождается некоторыми оговорками. Она помогает описывать квантовую гравитацию, но не другие фундаментальные силы природы, такие как электромагнитное, сильное и слабое взаимодействие. Авторы попытались объединить эти взаимодействия, используя пространство-время более высокой размерности.

Физики обнаружили, что если время и три пространственных измерения расширить дополнительными, раздельными и не коммутативными направлениями, то их взаимодействие друг с другом и обычным четырехмерным пространством-временем приведет к взаимодействию элементарных частиц, очень похожему на то, что мы наблюдаем во Вселенной.

Но это теоретическое отклонение от общей теории относительности происходят в чрезвычайно малых масштабах квантового мира, и их пока не могут обнаружить даже самые мощные ускорители частиц. Поэтому их пока нельзя изучить.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ARDinform