ГРАВИТАЦИЯ / ОТГОВОРИ, ВЪПРОСИ И РЕЗУЛТАТИ

Споделено. През последните години, теоретиците са получили много интересни резултати, които са ги накарали да погледнат по нов начин на квантовото пространство-време. Преди време физици от ТУ Виена представиха първото цялостно последователно квантово описание на гравитацията в отрицателно изкривено пространство-време, за което холограмната теория е вярна.

ВЪВЕДЕНИЕ,

1 – ЗАКОНИТЕ ЗА ГРАВИТАЦИЯ СА ГРЕШНИ

Законът на Нютон е изведен за земни условия и е невалиден за космоса и други небесни тела. Законът на Айнщайн е частен случай на Нютоновия закон, защото Айнщайн приема ограничаващата хипотеза, че гравитацията се разпространява със скоростта на светлината. Обяснението на процеса на гравитация изисква повече усилия и изследвания. Също и извеждане на нова зависимост не може да се побере в статия с ограничен обем. Това е направено в книгата “Теория на всемирната гравитация”

Целта на тази статия е да се докаже невалидността на тези два закона. Ще разгледам две гравитационни зависимости, пресметнати по закона на Нютон – връзката на Земята със Слънцето и Луната.

Силата на привличане между Слънце и Земя се определя по Нютоновия закон:

FСЛЗ = gMСЛ MЗ / R2 = 6,67.10-11*2.1030*6.1024 / (150.109)2=3,6.1022 N

Където FСЛЗ е силата на привличане Слънце – Земя, g е т.н. гравитационна константа, MСЛ е масата на Слънцето, MЗ е масата на Земята и R е разстоянието на Земята до Слънцето. Ако разделим силата, с която Слънцето привлича Земята на масата на Земята, ще получим силата, с която Слънцето привлича 1 килограм земна маса:

FСЛЗ / MЗ = 3,6.1022 / 6.1024 = 6.10-3 N/kg

Разстоянието Слънце – Луна се променя, но съществува точка А от лунната орбита, в която разстоянието Слънце – Земя е равно на разстоянието Земя – Луна. В тази точка силата, с която Слънцето привлича 1 kg от лунната маса е равна на силата с която Слънцето привлича 1 кг от земната маса и тя трябва да бъде равна на 6.10-3 N/kg. Тогава силата, с която Слънцето привлича Луната в т. А трябва да бъде равна на силата на привличане на 1 килограм, умножена по масата на Луната или:

FСЛЛ = 6.10-3 * 7,35.1022 = 4,41.1020 N

Силата, с която Земята привлича Луната се определя от подобна зависимост, каквато разгледах по-горе:

FЗЛ = gMЛ MЗ / RЗЛ2 = 6,67.10-11*7,35.1022*6.1024 / (384.106)2 = 2.1020 N

Където FЗЛ е силата на привличане Земя – Луна, MЛ е маса на Луната, MЗ е маса на Земята и RЗЛ е разстоянието Земя – Луна.

Веднага се забелязва, че в точка А силата, с която Слънцето трябва да привлича Луната е повече от два пъти по-голяма от силата, с която Земята трябва да привлича Луната. В точка В Луната е по-близо до Слънцето и разликата в двете сили трябва да е още по-голяма. Следователно, според законите на Нютон – Айнщайн Луната трябва да напусне орбитата на Земята в точка В завинаги. Но това не се е случило досега и няма изгледи да се случи.

Изводът е, че законите на Нютон – Айнщайн са погрешни и нямат никаква връзка с реалността.

Нека някой професионален учен физик да се опита да даде обяснение на този парадокс, ако има смелостта и претенцията да разбира от гравитация. Съмнявам, че ще се намери научно обяснение, но все пак всеки има своя шанс да се опита.

ТЕМА,

Представям ви превода на статията „Илюзията гравитация“ (The Illusion of Gravity) на Хуан Малдасена (Juan Maldacena), професор в Института за напреднали изследвания в Принстън, излязла в Scientific American .

Аржентинският физик още през 1997 е изказал предположението, че е налице съответствие между теориите на гравитацията в пространства с отрицателна кривина и квантовите теории на полето в пространства с едно измерение по-малко.

Трудно обединение

За много физици, квантова теория на гравитацията е Светият Граал, защото цялата физика, с изключение на гравитационните сили се описват от квантовите закони. Преди около 80 години, квантовата механика е била разработена, за да се опишат частици и сили на атомно и субатомно ниво – ниво, на което квантовите ефекти стават съществени. В квантовите теории, обектът няма определена позиция и скорост и се описва с вълни вероятност, които заемат определени области на пространството. В квантовия свят, всичко е в постоянно движение: дори и „празното“ пространство е запълнено с така наречените виртуални частици, които непрекъснато се появяват и изчезват.

В същото време, общата теория на относителността (най-добрата теория на гравитацията) е по същество класическа (т.е. неквантова). Великото произведения на Айнщайн казва, че в близост до всяко сгъстяване на материя или енергия се изкривява пространство-времето, а с него и траекториите на частиците, които като че ли се оказват в поле – гравитационно поле. Общата теория на относителността е изключително стройна и красива, а много от нейните прогнози са проверени с най-голяма точност.

В класическите теории обектите имат определени позиции и скорости като планетите в орбита около Слънцето. Знаейки координатите, скоростта и масата, може с помощта на уравненията на общата теория на относителността, да се изчисли кривината на пространство-времето и да се определи ефекта на гравитацията върху траекторията на телата. Освен това, празното релативистко пространство-време е идеално гладко, без значение колко детайлно се изследва. Това е напълно равна арена, на която играят веществото и енергията.

Проблемът на квантовата версия на общата теория на относителността е не само защото в мащаба на атомите и електроните, частиците нямат определени позиции и скорости. В още по-малки мащаби, сравними с дължината на Планк (~ 10-35 м), квантовото пространство-време, трябва да представлява кипяща пяна, море от виртуални частици, изпълващо цялото празно пространство. В условия, когато материята и пространство-времето са толкова променливи, уравненията на общата теория на относителността са безсмислени. Ако приемем, че веществото се подчинява на законите на квантовата механика, а гравитацията се подчинява на общата теория на относителността, то ще се сблъскаме с математически противоречия. Затова е и необходима квантовата теория на гравитацията.

В повечето случаи, противоречивите изисквания на квантовата механика и общата теория на относителността не са проблем, тъй като, или квантовите, или гравитационните ефекти са толкова малки, че могат да бъдат пренебрегнати. Но при силно изкривяване на пространство-времето стават съществени квантовите аспекти на гравитацията. За да се създадете голямо изкривяване на пространство-времето е нужна много голяма маса или голяма нейна концентрация. Дори Слънцето не е в състояние да изкриви пространство-времето така, че квантовите ефекти на гравитация да станат очевидни.

Въпреки че настоящите квантови ефекти са пренебрежимо малки, те са играли решаваща роля в началните етапи на Големия взрив. Те, също така определят процесите в черните дупки. Тъй като гравитацията е свързана с изкривяването на пространство-времето, квантовата теория на гравитацията е теория на квантовото пространство-време. Тя ще помогне на физиците да разберат от какво се състои пространствено-времевата пяна, спомената по-рано.

Обещаващ подход към квантовата теория на гравитацията е струнната теория, която се разработва от теоретичните физици от 70-те години. С нея е възможно да се премахнат някои от препятствията, пречещи да се изгради логически последователна квантова теория на гравитацията. Но струнната теория все още е в процес на разработване: на физиците все още не са известни нито точните й уравнения, нито основните принципи, определящи формата им. Освен това има ред физически величини, чиито стойности не могат да бъдат получени от наличните уравнения.

Еквивалентни светове

  • Според една забележителна теория, Вселена, която съществува в две измерения и не съдържа гравитация може да бъде напълно еквивалентна на триизмерна Вселена с гравитация.
  • Триизмерният свят би могъл да възникне от физиката на двуизмерната Вселена като обемно холограмно изображение от плоската холограма.
  • Двумерната Вселена съществува на границата на триизмерната, където съществуват силно взаимодействащите си кварки и глуони. Физиката на вътрешния обем включва квантовата теория на гравитацията, която специалистите по струнната теория се опитваха да развият в (още…)