За последние 100 лет бесчисленные исследования доказали, что величайшая теория Альберта Эйнштейна — его общая теория относительности — практически пуленепробиваема и способна на всё: от предсказания поведения чёрных дыр до управления GPS-технологией.
Однако по мере того, как учёные вооружаются всё более мощными и сложными технологиями, способными заглянуть в космос в беспрецедентных деталях, они наблюдают явления, которые не могут объяснить с помощью теории Эйнштейна.
Общая теория относительности Эйнштейна гласит, что искривление пространства-времени вызывает гравитацию. Но при увеличении масштабов, например скоплений галактик, протянувшихся на миллиарды световых лет, законы теории гравитации меняются.
«Как будто сама гравитация перестаёт идеально соответствовать теории Эйнштейна», — говорит Робин Вэнь, недавний выпускник Университета Ватерлоо, в пресс-релизе университета.
Вэнь входит в общую рабочую группу Университета Ватерлоо и Университета Британской Колумбии, которая пытается разгадать эту загадку, называя это несоответствие в теории Эйнштейна «космическим глюком».
Их новое исследование, опубликованное в рецензируемом журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, предполагает, что гравитация становится примерно на 1% слабее на очень больших масштабах. Если бы гравитация вела себя в соответствии с теорией Эйнштейна, то этой разницы в 1% не должно было бы существовать.
Космологи не собираются в ближайшее время отказываться от общей теории относительности. Она по-прежнему является поразительно точной основой для понимания гравитации на малых масштабах.
«Мы же не нарушаем работу GPS или чёрной дыры. Мы лишь пытались понять, есть ли какие-либо отклонения на самых больших масштабах», — рассказал Вэнь изданию Business Insider.
Если этот сбой действительно существует, он может помочь космологам объяснить некоторые из величайших тайн Вселенной.
Ослабление космологической напряжённости
Исследовательская группа просматривала данные о космическом микроволновом фоне, когда обнаружила этот очевидный сбой.
Космическое РИ — это огромное рассеянное по всему пространству долгоиграющее излучение, оставшееся после Большого взрыва. Учёные используют его, чтобы понять самые ранние этапы развития Вселенной, например, как образовались первые галактики и что произошло сразу после Большого взрыва.
Вэнь и его коллеги использовали модель, основанную на фундаментальных физических законах, таких как общая теория относительности Эйнштейна, и сравнили предсказания модели о том, как должны выглядеть данные РИ, с данными реальных наблюдений за РИ.
Их научная модель не соответствовала наблюдениям — тому, что мы видим в далёкой Вселенной.
Однако когда они подправили теорию Эйнштейна, чтобы учесть 1% гравитационного дефицита, их модель стала более точно соответствовать данным наблюдений, сказал Вэнь в интервью BI по электронной почте.
Поправка в 1% может показаться незначительной, но этого достаточно, чтобы предположить, что теория Эйнштейна нуждается в переосмыслении. Более того, этот сбой может помочь нам лучше понять некоторые непонятные особенности поведения Вселенной.
Космос, как мы его понимаем, полон противоречий. Иногда различные измерения одного и того же явления не согласуются друг с другом. Одним из примеров такого явления является хаббловская напряжённость — проблема, которая озадачивает астрономов на протяжении многих лет.
Хаббловская напряжённость относится к противоречивым измерениям скорости расширения Вселенной. Согласно нашей стандартной модели физики, скорость расширения Вселенной должна быть одинаковой везде. Однако наблюдения за близлежащей Вселенной показывают, что скорость расширения тут выше, чем в регионах далёкой Вселенной. Астрономы предложили множество возможных объяснений, но пока не пришли к единому мнению.
Теперь, после изучения этого «космического сбоя», появилось новое объяснение.
Ослабление гравитации на 1% на больших масштабах могло бы уменьшить хаббловскую напряжённость, приблизив скорость расширения Вселенной к данным локальных наблюдений, сказал Ниаеш Афшорди, соавтор исследования и профессор астрофизики в Университете Ватерлоо, в недавнем интервью на YouTube.
Нестандартное мышление
Тот факт, что этот космический глюк потенциально может помочь астрономам решить проблему хаббловской напряжённости, является хорошим признаком того, что она действительно может существовать. Но это исследование не является окончательным доказательством дефицита гравитации в 1% на больших масштабах, говорит Вэнь.
Пока ещё есть вероятность, что этот сбой может быть результатом статистической ошибки. «С будущими данными в ближайшие 10 лет мы должны увидеть, действительно ли это реальное обнаружение или просто флуктуация, связанная со статистической обработкой данных», — сказал Вэнь.
Валерио Фараони, профессор физики и временный декан факультета естественных наук Бишопского университета, сказал BI, что разумно полагать, что сбой может существовать, потому что общая относительность не была проверена в далёкой Вселенной.
Поэтому «вполне возможно, по крайней мере, в принципе, что мы не понимаем гравитацию на больших масштабах», — сказал Фараони, который не принимал участия в исследовании.
Он считает, что для разрешения противоречий между предсказаниями и наблюдениями за нашей Вселенной нам необходимо мыслить нестандартно. И это исследование «космического глюка» как раз и направлено на это.
«Вероятно, нам нужно что-то возмутительное, — сказал он. — Это действительно выглядит экзотично, это действительно выглядит странно. Но я думаю, что мы должны быть абсолютно открыты для всех этих странных идей».
Далее Вэнь и его коллеги внимательно изучат новые данные, полученные с помощью спектроскопического прибора для изучения тёмной энергии (DESI). DESI измеряет влияние тёмной энергии на скорость расширения Вселенной и создаёт самую большую 3D-карту космоса на сегодняшний день.
Кроме того, DESI обнаружил, что тёмная энергия, как и гравитация, ведёт себя не так, как ожидают астрономы, на больших космологических масштабах. Вэнь хочет выяснить, связаны ли эти два «глюка» между собой, что послужило бы ещё одним доказательством необходимости корректировки общей теории относительности.
Но даже он скептически относится к ограничениям общей теории относительности. «Если бы вы попросили меня сделать ставку, я бы поставил на ОТО. Ведь ОТО работает так хорошо, верно? Что касается альтернативных моделей, то на данном этапе трудно о них что-то сказать», — говорит он.
Комментарии (52)
BugM
14.06.2024 18:47+6Допустим это так. И тут же появляется вопрос а почему? Квадрат это понятно. А 1% непонятно.
interrno
14.06.2024 18:47Интересно, а само пространство - время это разве не результат взаимодействия (гравитация) масс, соответственно, если тело в течение времени превращается в пыль или излучение, то меняется и взаимодействие (гравитационное поле), или астрофизики по Ньютону (традиционно) считают, что время - пространство это что-то вроде эфира, в котором "плавают" тела, искажая его геометрию своим "весом"?
Arlekcangp
14.06.2024 18:47+7или излучение
Вы не поверите, но по этому вопросу до сих пор нет окончательной ясности. Это касается гравитационного излучения, а именно волн. При слиянии двух чёрных дыр итоговая чд может быть до 20% легче суммы исходных. Недостающая часть массы уносится в виде грав. излучения. А вопрос, гравитирует ли само излучение - открыт. Например, приняв, то что оно не гравитирует, как это полагали например сам Эйнштейн или тот же Кип Торн, можно построить модель вселенной, где её расширение вызвано слиянием чёрных дыр, а вернее излучением при их массовом слиянии в конце периода сжатия вселенной. И это приводит к новой фазе ускоренного расширения. Такая модель популярно описана в книге "Осцилирующая вселенная" под авторством астрофизика Н. Горькавого. Многие критикуют. В том числе за то, что при этом не сохраняется масса. Но как по мне не справедливо - масса не сохраняется, например, и при ядерных взаимодействиях. А вопрос о наличии массы у грав. волн так или и иначе нуждается в экспериментальной проверке. Правда, пока даже не понятно как к этому подступиться...
syrus_the_virus
14.06.2024 18:47Забавно видеть/слушать/читать как какие то невероятные учёные смогли наблюдать слияние якобы двух черных дыр, при том что природа черных дыр ещё не изучена, а все теории в области черных дыр построены исключительно на гипотезах. В то время как реальные учёные, физики-ядерщики и теоретики только только приоткрывают тайны микромира, ещё недавно узнали о ароматной природе кварков и бозоне Хиггса, какие то другие учёные смогли наблюдать слияние чёрных дыр. Простейший астрономические события вроде вспышки сверхновой или превращение в красный карлик происходит тысячелетия, а тут у них слияние чёрных дыр такое себе заурядное событие, посмотрели такие, до обеда слияние, после обеда сели расчёты делать.#мегафэйспалм
BugM
14.06.2024 18:47+3Слово ligo вам что-нибудь говорит?
vadimr
14.06.2024 18:47+2Справедливости ради, ligo показывает только микроскопические колебания интерферометра. Их объяснение невидимым нам слиянием удалённых чёрных дыр – просто одна из возможных теорий.
BugM
14.06.2024 18:47+5Их уже подтвердили одновременными наблюдениями в других диапазонах. И слияние черных дыр и слияние нейтронных звезд.
Другой научной теории которая объясняла бы эти наблюдения нет.
Yermack
14.06.2024 18:47Ага, а спин электрона в атоме водорода меняется раз в 10 млн. лет, только почему-то этого не нужно ждать - небо постоянно светит на соответствующей радиоволне. Может просто в космосе много всего, поэтому редкие события видно часто. К слову, слияние черных дыр не такое уж долгое и редкое событие, и даже как-то неловко намекать на Хабре на использование гугла и википедии... https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_gravitational_wave_observations
Guestishe
14.06.2024 18:47+2Было у меня предположение что причиной ускоряющегося расширения вселенной является гравитационная волна от какого-то "поистине гигантского процесса" но тогда должен выделятся фронт этой волны. И тут китайцы выдают что расширение неравномерно.
sponomarev1958
14.06.2024 18:47+1Вполне может быть,что не учитываются какие-то цикличные( волновые) явления колоссального масштаба,при которых менются физические константы
fire64
14.06.2024 18:47+8Вот оно доказательство, что мы живём в матрице...
Не хватает точности переменной с плавающей точкой, на очень больших значениях...
Ну а если серьезно, то где собственно уравнения и данные подтверждающие эти 1% и что значит "Очень большие расстояния"?
wataru
14.06.2024 18:47+31Вроде как темную материю ввели, потому что гравитации не хватало, т.е. выглядит, как будто она сильнее расчетных значений. Поэтому пришлось добавлять невидимую массу. Теперь, получается, что гравитация меньше, чем рассчитали. Может, немного темной материи выкинуть и все опять сойдется?
vassabi
14.06.2024 18:47насколько я помню - у адронов почти вся масса не в кварках а в глюонах (которые их связывают), почему бы значительной массе галактик не быть в каких-нить гравитонах ? (которые "заперты" внутри/вокруг галактик - как атмосфера вокруг планет или фотоны внутри звезд и только понемногу оттуда "испаряются "со временем)
extremegym
14.06.2024 18:47Говорит Робин Вэнь, недавний выпускник Университета Ватерлоо... может ещё детсадовцев спросим?..
FreeNickname
14.06.2024 18:47+37Вы извините, но если Вам нет хотя бы 90 лет, я не готов серьёзно относиться к чему-либо, что Вы говорите.
Raxtor
14.06.2024 18:47+1Будет прикольно если окажется, что гравитация изменяется со временем, из-за расширения пространства, очень медленно... на пару процентов за 13 млрд. лет, но меняется. То-есть по факту, с течением времени, изменяются некоторые законы физики.
0x131315
14.06.2024 18:47+2Это может быть и гравитационное сжатие: может быть до далеких объектов просто чуть дальше, а мы их видим чуть ближе чем они есть, вот и разница набегает. Или это может быть низкочастотная гравитационная тень от какого-то сверхмассивного объекта, из-за пределов наблюдений, самый ее краешек, который докатывается до нас, очень пологий край огромной гравиворонки, очень слабой из-за огромного расстояния до источника.
Там, наверху, в кулуарах, у ученых сейчас фонтан теорий, большинство из которых сразу отметаются. Рано или поздно найдут несколько более-менее правдоподобных и будут выяснять что подходит под факты.
vassabi
14.06.2024 18:47подождите, а разве там не так что в прошлом (которое мы на видим по красному смещению) разбегание было большим изза инерции после инфляции, а сейчас разбегание меньше?
т.е. расширение вселенной со временем не ускоряется, а как раз замедляется - ведь соседнее (и более новое) гравитационное скопление галактик улетает от нас медленнее, чем дальнее (и более старое) скопление галактик?
AIRON_FIRST
14.06.2024 18:47+3Я по-любому профан во всех этих теориях, но с логикой знаком. Получается, что суждения об ОТО производятся на основе вычислений, произведенных при использовании данных, зарегистрированных на Земле? Тогда, для получения мало-мальски объективных данных, их нужно зарегистрировать хотя бы на Земле, потом в Солнечной системе, и далее, за ее пределами.
NickDoom
14.06.2024 18:47+1А что, если гравиволны тупо выбивают (с крайне малой вероятностью) из вакуума хокингово излучение? Поэтому на таком расстоянии они слабнут, порождая всякие «тёмные» эффекты.
Частицу притянули, античастицу — не смогли, едем дальше, энергия ушла на рождение аж целого одного лептона на пару сот тысяч световых лет пути…
vassabi
14.06.2024 18:47плюс они могут изредка еще и переизлучаться сами на себе.
и тогда там где их много (т.е. в масштабах галактик) - там они будут образовывать скопления (ака "темная масса"), а там где их мало - они будут "испаряться" (ака "темная энерния").
ababich
14.06.2024 18:47+5я подозреваю, что Businessinsider имеет к науке такое же отношение , как военная музыка к музыке (или как военная наука к науке) ... и зачем тащить сюда эту желтуху? Тут и так достаточно безграмотных эфирщиков или "колонизаторов" обчитавшихся фантастики
заставляет астрономов переосмыслить теорию относительности Эйнштейна
и как астрономы, которых "заставили? Уже "переосмыслили" ?
Kassatsier
14.06.2024 18:47Физику вперед двигаются буквально единицы - после Эйнштейна далеко так и не ушли. А потом некоторые еще рассказывают, что это не личности творят историю, а массы.
Seraphimt
14.06.2024 18:47+6Кеплер бы не открыл свои законы, если бы не огромные и скрупулёзные данные Тихо Брагге.
Эйнштейн не сформулировал бы теорию относительности, если к тому моменту не были накоплены значительные массивы информации.
Бозон Хигса бы не нашли, если бы не усилия десятков тысяч высококлассных специалистов. и тд
И да, физики после Эйнштейна ушли очень далеко.
BugM
14.06.2024 18:47+1После Эйнштейна примерно всю физику уже переделали. Отдельные разделы физики, но не будем мелочиться.
Hajiyev_Tamerlan
14.06.2024 18:47За последние 100 лет бесчисленные исследования доказали, что величайшая теория Альберта Эйнштейна — его общая теория относительности — практически пуленепробиваема и способна на всё: от предсказания поведения чёрных дыр до управления GPS-технологией
Судя по славословиям, Эйнштейн уже в одном пантеоне с Марксом-Энгельсом-Лениным.
GidraVydra
14.06.2024 18:47+4Не оскорбляйте Эйнштейна.
Hajiyev_Tamerlan
14.06.2024 18:47+1Разве я поступил с Эйнштейном так, как поступили схоластики с Аристотелем и дубалектики с Марксом?
Shkaff
14.06.2024 18:47+8Кроме того, DESI обнаружил, что тёмная энергия, как и гравитация, ведёт
себя не так, как ожидают астрономы, на больших космологических
масштабах."Обнаружение" in question: едва видимый эффект на границе значимости, который с большой вероятностью пропадет по мере накопления статистики.
Ох уж эти любители хайпануть...
EvilSpirits
14.06.2024 18:47+18
Seraphimt
14.06.2024 18:47+10Мем смешной, но надо понимать, что тут всё не так просто в этом вопросе. Было многих конкурирующих теорий для объяснения скорости вращений галактик и прочих аномалий, они и сейчас есть, но лидирующей стала именно тёмная материя не спроста. Она лучше других объясняла феномены, не противоречила известным физическим законам, была фальсифицируемой и дала подтвердившиеся в дальнейшем предсказания.
Вы думаете почему 1 + 1 = 3. Одна из гипотез, что там написано 1+1+1, но последняя единица невидимыми "тёмными" чернилами. Проверяете её и о чудо, она идеально согласуется со всеми данными и объясняет ещё множество загадочных случаев. И предсказывает, например, что у тебя на лбу этими чернилами написано неприличное слово. Через годы, по косвенным признакам, ты выясняешь, что да, слово есть. И гипотеза становится уже теорией.P.S: "У тебя" - это "у экспериментатора", уточню, не имел в виду никого оскорбить.
EvilSpirits
14.06.2024 18:47"Держите физика!"
Он смешной, как раз потому что нету знания "как оно есть на самом деле" (c).
Пока что ощупываем слона с закрытыми глазами.
Hidden text
СЛОН И СЛЕПЫЕ МУДРЕЦЫ — ПРИТЧА
Слон и слепые мудрецы — притча
СЛОН И СЛЕПЫЕ МУДРЕЦЫ
В одной деревне когда-то жили слепые мудрецы и слон. Как-то они услышали: «Эй, к нам пришёл слон!» Слепые не имели ни малейшего представления о том, что такое слон, и как он может выглядеть. Они решили: «Раз мы не можем его увидеть, мы пойдём и хотя бы потрогаем его».— Я знаю, – сказал один мудрец, – мы ощупаем его.
— Хорошая идея, – согласились другие. – Так мы сможем узнать, какой он этот СЛОН.
Итак, шесть мудрецов пошли “смотреть” слона.
Первый нащупал большое плоское ухо. Оно медленно двигалось вперед и назад.
— Это веер! Слон похож на веер! – воскликнул он.
Второй мудрец стоял возле ноги слона и трогал ее. Она была круглой и могучей.
— М-м-м… это что-то круглое и толстое… Слон похож на дерево! – воскликнул он.— Вы оба не правы. – сказал третий. – Да, он круглый, но не толстый и к тому же очень гибкий! Он похож на веревку! Этот мудрец нащупал хвост слона.
— Ну, нет! Слон похож на копье! Да — круглый, да — тонкий, но не гибкий! – воскликнул четвертый, который ощупывал бивни слона.
— Нет, нет, – закричал пятый, – слон, как высокая стена. Большая, широкая и шершавая. – говорил тот, ощупывая бок слона.
Шестой мудрец в руках держал хобот слона.
— Все вы не правы, – сказал он, – слон похож на змею.
— Нет, на веревку!
— Нет, змею!
— Стену!
— Вы ошибаетесь!
— Я прав!
Шестеро слепых мудрецов безудержно кричали друг на друга. Их спор продолжался целый день. Потом еще один, затем неделя, а к единому мнению они так и не пришли. Каждый мудрец представлял себе лишь то, что могли чувствовать его руки и верил он только себе.
В результате, каждый думал, что только он прав и знает, на что похож слон. Никто не хотел слушать то, что говорят ему другие.
Поэтому они никогда так и не узнали, как выглядит слонГипотезы и теории хороши, но без понимания этот мем продолжит нас радовать и думаю что достаточно долго.
MorskoyZmey
14.06.2024 18:47Для справки. ТО никак не используется в работе GPS, а если бы использовалась, то поправки были бы не более 3 мм.
Источник (стр. 197)
kaptnemo
14.06.2024 18:47+1Ссылка на доклад на конференции, более нигде не опубликованный (и, следовательно, ошибочный).
bromzh
14.06.2024 18:47+1Я бью вашу статью вот этой https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5253894/
Konstantin-2
Правильно ли я понял полное содержимое всех 28 абзацев: "гравитация становится примерно на 1% слабее на очень больших масштабах"? Очень большие, это сколько? Это больше, чем 1 км? Или это 10 млрд св. лет?
DrMagic
Выглядит, как подгонка результатов в отчёте студента на лабах.
Serge78rus
Введение понятия темной материи тоже было такой же подгонкой
Silverado
И даже Нептун тоже когда-то был подгонкой
N-Cube
Есть большая разница между введением «фактора икс» и попыткой объяснить несовпадение результатов тем, что число пи или скорость света с гравитацией «на больших масштабах» изменяются на 1%.
Wesha
Может, еще скажете, что весь наш мир — это какая-то жалкая курсовая работа нерадивого студента?
IvUyr
Вы так говорите, как будто что-то плохое...