Многие скептики Общей теории относительности уверены, что никакого искривления пространства нет, аргументируя это тем, что если бы оно было, то почему мы его не наблюдаем.
Для разъяснения этого явления я хочу привести наглядный пример.
Давайте представим, что наше пространство, это некая упругая среда с элементарными ячейками в форме эластичных кубиков. Мысленно вообразим, что все пространство состоит из этих кубиков, склееных между собой. Пусть размер ребра такого кубика будет равна 1. При этом важно, что эта длина всегда будет равна 1, что бы мы с этим кубиком не делали, дальше будет понятно, почему это так.
Теперь представим, что у нас есть некий материальный кубический объект размером 10. Это означает, что в построенном нами пространстве этот объект будет представлять заполнение 10х10х10 элементарных кубиков. В дополнение к этому у нас будет измерительный инструмент - линейки, состоящие из одного ряда элементарных кубиков в количестве 10. Мы можем перемещать объекты внутри пространства но таким образом, что сами кубики не будут двигаться, будут перемещаться лишь их состояния. На рисунке эти состояния соответствуют тому раскрашен кубик или нет.
А теперь представим, что наше пространство под воздействиям каких-то внешних факторов стало искривленным.
Да, мы как внешний наблюдатель, будем видеть, что искривление объекта и наших линеек в пространстве налицо, но почему мы не наблюдаем искривления воочию. Дело в том, что мы можем наблюдать все объекты как бы изнутри, мы сами являемся такими же объектами, которые находятся внутри пространства и сами подвержены всем искажениям, присущих линейкам. Поэтому если мы будем прикладывать линейки к измеряемым объектам, они всегда будут соответствовать неизменным значениям. Как бы ни было искривлено пространство, наш объект всегда будет иметь размеры точно 10. При этом линейка для внутреннего наблюдателя всегда будет казаться ровной и прямой, а все объекты иметь неизменную форму, в нашем случае это форма куба.
В рамках гипотезы MoND.2019 любая частица стремиться в ту область пространства, в которой ячейки пространства имеют относительно бОльшее растяжение с точки зрения внешнего наблюдателя.
Стремление частиц в более растянутый объем искривленного пространства внутренний наблюдатель (мы с вами) интерпретирует как силовое поле (гравитация или электромагнитные силы). К слову сказать, любое силовое воздействие, которое мы можем наблюдать в природе, так или иначе связано с искривлением пространства, как на квантовом уровне так и на больших масштабах, а любая элементарная частица представляет собой локальное искривление пространства в масштабе, сравнимого с размером частицы. Например на иллюстрации с искаженным пространством, наш объект и линейки будут стремиться вверх, а объект будет "думать" что его что то притягивает.
Если рассматривать гравитацию, то ее появление обусловлено тем, что на самом деле каждая частица условно занимает немного меньше места с точки зрения внешнего наблюдателя, другими словами квадратики, олицетворяющие элементарные частицы нужно изображать чуть меньше. На рисунке ниже это явление отображено в явном виде.
Голубым цветом отмечены наиболее растянутые ячейки пространства, поэтому вблизи массивных объектов сила тяжести имеет максимальное значение. При попадании на поверхность массивного тела, падающий предмет остается на месте и не проваливается, потому что самые растянутые ячейки пространства теперь будут у него "над головой" и он находит некий баланс, заставляющий объект находиться на поверхности. Кроме того, сам материальный объект тоже обладает микроскопическим искажением пространства вокруг себя и своим полем добавляет искажения в гравитационное поле притягивающего объекта.
Предвижу, что многие читатели укажут на то, что мы все же можем видеть искажения, вносимые гравитацией. Например, гравитационные линзы от массивных галактик и их скоплений мы наблюдать можем.
Да, согласен с этим доводом, но дело в том, что эти наблюдаемые эффекты связаны не столько с искажением пространства, сколько с небольшой разницей этого явления для электромагнитных сил и сил гравитации. Если объяснять простыми словами, то в рамках гипотезы MoND.2019 это можно описать следующим явлением. Представим, что в пустом космосе мы заполнили некоторый объем определенным количеством заряженных частиц, например протонами. Построим графики гравитационного и электрического потенциала вокруг этого объема. Теперь, если мы перенесем этот объем поближе к какому-нибудь массивному объекту и замерим эти же характеристики, то увидим что они изменяться в разной степени. Конечно, это при условии, что мы учли гравитационный потенциал массивного объекта и вычли его из результатов первого измерения. Другими словами, гравитационный потенциал и потенциал электромагнитного поля изменяются немного по-разному в различных пространственных условиях. Благодаря этому слабому различию мы и можем наблюдать эффекты гравитационных линз, но само искажение пространства гораздо больше и наблюдать его истинное значение мы не в состоянии, по причинам, которые я описал.
Спасибо за прочтение и за поддержку канала в виде лайков и подписки!
Михаил Н. Бровкин 11 августа 2031 г.