Уральские ученые обнаружили изъяны в популярных теориях гравитации

фото: пресс-служба УрФУ.

ЕКАТЕРИНБУРГ. Сотрудник УрФУ и ее коллега из Токийского университета предложили новый способ построения моделей проявления черных дыр, сообщает пресс-служба вуза.

Взяв в качестве проверочного материала черные дыры (как реальный объект), ученые Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) выяснили, что работающая на космологическом уровне и популярная среди физиков теория гравитации (один из подклассов моделей Хорндески) является слабо применимой к реальному миру. Свои рассуждения они представили в журнале Classical and Quantum Gravity.

На сегодняшний день, по мнению авторов статьи, черные дыры признаются существующими, а не гипотетическими объектами. Полученный в 2015 году и отмеченный Нобелевской премией по физике 2017 года гравитационно-волновой сигнал еще раз подтвердил данный факт. Черные дыры существуют, и это является одним из доказательств того, что общая теория относительности (ОТО) верна.

Однако в современной физике накопилось немало предпосылок к пересмотру ОТО, например, факт ускоренного расширения Вселенной, наличие темной материи и, наконец, невозможность прямого квантования гравитации. Все известные науке фундаментальные взаимодействия уже описаны на квантовом языке, кроме гравитации. Эти мелкие несоответствия указывают на то, что теория относительности является не окончательной теорией гравитации, а лишь одним из приближений к ней (аналогичная история произошла с теорией Ньютона). Физики-теоретики постоянно формулируют и предлагают расширенные теории гравитации, и эти модели надо проверять, сравнивать с наблюдениями, выдвигать критерии их истинности.

Один из простейших вариантов такой расширенной теории - предположение, что гравитационная постоянная (фундаментальная физическая величина, одинаковая во времени и во всех точках Вселенной) - не константа, а поле, которое может меняться во времени и в пространстве. Ученые на современном уровне точности не могут измерить это медленно меняющееся поле и только поэтому воспринимают его как константу. Если принять эту гипотезу, то возникает гравитация со скалярным (заданным в каждой точке только одним числом) полем. Так была сформулирована первая и простейшая теория гравитации со скалярным полем - теория Бранса - Дикке. Сегодня класс теорий гравитации со скалярным полем очень широк, такие теории считаются одним из наиболее перспективных путей расширения ОТО.

В своей работе младший научный сотрудник УрФУ, кандидат физико-математических наук Дарья Третьякова вместе с коллегой из Токийского университета работали с одной из теорий этого класса - так называемыми моделями Хорндески. Хорндески - наиболее общий возможный класс теорий гравитации со скалярным полем, где отсутствуют нестабильности и выходит «здоровая» физика, то есть не получается необычных параметров материи (например, отрицательной или мнимой массы).

© Служба новостей «АПИ»