Телепараллельная гравитация — альтернативная версия общей теории относительности, предложенная Альбертом Эйнштейном почти сто лет назад, — вновь привлекает внимание ученых. Согласно мнению некоторых исследователей, эта теория может стать ключом к решению фундаментальных космологических проблем, таких как природа темной материи, темной энергии и так называемого хаббловского напряжения. Её главное преимущество — более сложная и гибкая математическая структура, позволяющая модифицировать описание гравитации, не вступая в противоречие с существующими экспериментальными данными. Однако научное сообщество относится к этой идее с осторожным скептицизмом, и для подтверждения её состоятельности требуются глубокие и всесторонние исследования.
Невидимые силы Вселенной
Темная материя и темная энергия остаются одними из самых загадочных концепций в современной космологии. Несмотря на то что их никто никогда не наблюдал напрямую, их существование косвенно подтверждается множеством астрономических данных. Темная материя, по гипотезе, объясняет аномально высокие скорости движения звезд и галактик, которые невозможно обосновать гравитационным притяжением только видимой материи. Темная энергия же вводится для объяснения ускоренного расширения Вселенной. Хаббловское напряжение отражает расхождение в измерениях скорости этого расширения (постоянной Хаббла). Вместе эти явления представляют серьезный вызов для стандартной космологической модели, над разрешением которого физики бьются десятилетиями.
Пределы классической теории и поиск альтернатив
Большинство современных космологических моделей опираются на общую теорию относительности Эйнштейна, где гравитация трактуется как искривление пространства-времени под влиянием массы и энергии. Однако эта теория не в состоянии полностью объяснить феномены темной материи и энергии, а также хаббловское напряжение. Это побудило теоретиков искать пути её модификации, предлагая новые трактовки гравитации, которые могли бы обойтись без введения гипотетических сущностей. Иными словами, цель — «убрать» темную материю и энергию из уравнений, описывающих Вселенную.
Однако подобные попытки часто сталкиваются с трудностями. Например, модифицированная ньютоновская динамика (MOND), призванная исключить необходимость в темной материи, по некоторым оценкам, всё же требует существования её аналога. Другие исследования предполагают, что гравитация может действовать даже при отсутствии массы, что теоретически устраняет нужду в темной материи, но практическая применимость таких моделей остается под вопросом.
На этом фоне телепараллельная гравитация, первоначально разработанная Эйнштейном для объединения гравитации и электромагнетизма, выглядит многообещающе.
Обратите внимание: Иммунная система Альпаки поможет в лечении больных раком.
«Эта теория открывает широкие возможности для тонкой настройки гравитации, — отмечает Пол М. Саттер, приглашенный профессор физики и астрономии в колледже Барнард Колумбийского университета. — Такие модификации могут успешно пройти все текущие экспериментальные проверки и при этом проявить себя так, чтобы объяснить природу темной материи и темной энергии».Богатство математики и связь с реальностью
Теория телепараллельной гравитации, предложенная в 1928 году, вводит в описание пространства-времени дополнительную характеристику — кручение. Это делает её математический аппарат более сложным и гибким по сравнению с общей теорией относительности. Согласно этой концепции, на кривизну пространства-времени влияют не только масса и энергия, но и крутящие моменты.
Хотя сам Эйнштейн не смог довести эту теорию до практического применения, позднее теоретики обнаружили, что, отказавшись от попыток включить в неё электромагнитное взаимодействие, можно получить версию, полностью согласующуюся с общей теорией относительности в своих предсказаниях для гравитации. Важным косвенным подтверждением некоторых её аспектов стало наблюдение в 2017 году за слиянием нейтронных звезд, испускавших гравитационные и электромагнитные волны. Их практически одновременное прибытие на Землю подтвердило, что гравитация и свет распространяются с одинаковой скоростью, что согласуется с предсказаниями телепараллельной гравитации.
Вызовы и перспективы
Однако главная проблема теории — её чрезвычайная сложность. Она затрудняет как проверку теории, так и получение из неё однозначных, проверяемых прогнозов. «Дополнительная сложность, добавленная к теории относительности, делает её неприятно неоднозначной, — поясняет Саттер. — Четкая связь между богатой математической структурой и физической реальностью не всегда очевидна».
Несмотря на это, в последние годы был достигнут прогресс в применении телепараллельной гравитации к описанию таких экстремальных объектов, как черные дыры, и явлений вроде Большого взрыва. Теория демонстрирует успехи в объяснении феноменов, которые с трудом поддаются трактовке в рамках классической теории относительности. По мнению Саттера, на её основе можно разработать модель, которая будет экспериментально проверяема и при этом сможет объяснить наблюдательные данные без привлечения темной материи или разрешит хаббловское напряжение.
Остается самая сложная задача — преодолеть скептицизм научного сообщества. «Это потребует огромных усилий, поскольку конечным арбитром является сама природа», — заключает эксперт. Тем не менее, потенциал телепараллельной гравитации для решения величайших космологических загадок, оставаясь в рамках проверяемой физической теории, делает её одним из самых интригующих направлений современных исследований.
Читайте все последние новости астрофизики на New-Science.ruБольше интересных статей здесь: Новости науки и техники.