Общата теория на относителността се основава на концепцията за изкривено пространство-време. За да се опише как енергията и импулсът на полетата се разпределят в пространство-времето, както и как те взаимодействат с гравитационното поле, се използва специална математическа конструкция - тензорът енергия-импулс - един вид аналог на енергията и импулса в обикновената механика.

В Общата теория на относителността тензорът енергия-импулс се запазва постоянен. Точно както например в обикновената механика се изпълнява законът за запазване на енергията. Това предположение обаче не винаги е оправдано. Например, при достатъчно високи енергии възниква така нареченият проблем с неренормируемостта. Проблемът се състои в това, че полученото не подлежи на ренормализация (прогнозират се безкрайни стойности за някои наблюдаеми свойства, т. е. появяват се математически грешки, които не могат да бъдат отстранени).

Астрофизик от RUDN изгражда нова теория за гравитацията, в която "законът за запазване" на тензора енергия-импулс не се изисква. Проучването е публикувано в The European Physical Journal C.

"Проблемът за неренормируемостта на гравитацията на Айнщайн е добре известен. Това довежда до десетки опити да се третира като нискоенергийна теория. Например в теорията на струните класическото уравнение на Айнщайн е само първият член в безкрайна поредица от гравитационни корекции. Така че е възможно при висока енергия и/или в рамките на хоризонта на събитията на черните дупки кривината на пространство-времето и гравитацията да се отклоняват от Общата теория на относителността

"Това може да се обясни по различни начини. Въпреки това, във всеки случай, законът за запазване на енергията-импулс може да бъде нарушен при високи енергийни нива", заявява Хамидреза Фазлолахи (Hamidreza Fazlollahi), завършил студент в Образователния и научен институт по гравитация и космология на университета RUDN.

Едномерното маргинализирано разпределение на отделни параметри и двумерни контури чрез използване на точки от данни SNe + BAO + CMB. Кредит: The European Physical Journal C (2023 г.). DOI: 10.1140/epjc/s10052-023-12003-x

Фазлолахи изгражда нов гравитационен модел. Той започва от така наречената съотношение на Гибс-Дюхем. Това е уравнение, което показва как се променят показателите на неговите компоненти в една термодинамична система. След трансформациите се получава уравнение, което прилича на класическото уравнение на Айнщайн по форма, но с различни множители и константи. Уравненията на полето са допълнени с два члена. Единият описва температура-ентропия, а вторият описва заряд и взаимодействие.

Астрофизикът показва, че новият гравитационен модел е последователен за различни среди и може да се използва в астрофизични и астрономически изследвания. Като пример, авторът проверява новата теория, изчислявайки два етапа от развитието на Вселената - инфлационен и ускоряващо се разширяване. Показанията на новата теория са в съответствие с експерименталните наблюдения.

"За примерно приложение ние проучихме сферично симетрични решения и еволюцията на Вселената в ранни и късни времена. Моделът не дава никакви несъответствия по отношение на гравитацията на Айнщайн за вакуум", заявява Фазлолахи.

Справка: H. R. Fazlollahi, Non-conserved modified gravity theory, The European Physical Journal C (2023). DOI: 10.1140/epjc/s10052-023-12003-x

Източник: Astrophysicist proposes a new theory of gravity without a conservation law, Scientific Project Lomonosov

Още по темата

05/12/2023

Физика

Нова теория обединява гравитацията на Айнщайн с квантовата механика

28/09/2022

Физика

Проблем на квантовата физика от 100 000 уравнения е сведен до само 4 уравнения

03/04/2016

Физика

Квантовата теория на полето

19/02/2015

Физика

Бозоните и фундаменталните взаимодействия