Общая теория относительности Эйнштейна описывает гравитацию как деформацию пространства, в отличие от представлений Ньютона, рассматривающего гравитацию как силу взаимодействия объектов в протяженном пустом пространстве. В понимании Эйнштейна пространство это не протяжённая пустота, а жёсткая и упругая среда, в сотни тысяч раз прочнее стали, и более упругая, чем резина. Большие массы искривляют пространство и тела, совершают своё движение по градиенту кривизны. Мера жёсткости пространства определяется величиной обратной гравитационной постоянной равной 6,67∙10 в минус 8 степени Дн∙см в квадрате грамм в квадрате. Обратная величина гравитационной постоянной приблизительно равна 0,15∙10 в 8 степени с той же размерностью. Следовательно нужна чудовищная сила или энергия, чтобы вызвать минимальную деформацию пространства. Подробнее в статье «Гравитация как деформация пространства».
Квантовая теория исходит из того, что гравитация представлена частицами-переносчиками данного взаимодействия, которые получили название гравитонов. Гравитон является гипотетической безмассовой частицей-переносчиком гравитационного излучения. Так как поля тяготения обладают энергией, соответствующей определённой массе, то все объекты излучают гравитоны и теряют массу. По сути, всё вещество сгорает в пламени гравитационного излучения, «сгорая», т.е. теряя массу, которая уносится гравитонным излучением.
Располагая значениями масс элементарных частиц, можно установить период полураспада вещества в нашей Вселенной. Существуют оценки массы гравитона, точнее её верхнего предела, определяемые как 10 в минус 62 грамма. Большинство физиков отмечает, как наиболее соответствующую теоретическим оценкам величину в 10 в минус 64 грамма. Поскольку масса протона составляет приблизительно 2*10 в минус 27 степени, то его период полураспада составит десятки миллиардов лет.
Если оценить размеры гравитона, то он чудовищно мал по сравнению с протоном, соответственно, приблизительно 2*10 в минус 27 степени см и 1,5*10 в минус 13 степени см. Исходя из наблюдений GW170817, представляющий первый зарегистрированный волновой гравитационный всплеск, произошедший от слияния двух нейтронных звёзд, была получена нижняя оценка времени существования гравитона в 4,5*10 в 8 степени лет. Скорость распространения гравитационных волн, а, судя по всему, и гравитационного взаимодействия, как и утверждалось в теории относительности, соответствовала скорости света.
И всё же существуют серьёзные концептуальные трудности, связанные с объединением теории относительности и квантовой теорией поля. Дело в том, что из-за соотношения неопределённости Гейзенберга на уровне планковских масштабов, составляющих 10 в -33 см, флюктуации энергии достигают огромных величин, а энергии соответствуют массы, которые вызывают чудовищные деформации пространства. Поэтому на микромасштабах пространство оказывается буквально вспученным. Некоторые учёные уподобляют аллегорию пены, характеризующей состояние пространства-времени. В этих условиях математический аппарат квантовой механики не работает, поскольку он описывает эффекты квантовых явлений лишь в плоском неискривленном пространстве.
Даже простые оценки гравитационного взаимодействия исходя из принципа неопределённости дают нам странные совпадения в пространственно-временных характеристиках нашей Вселенной. Если вычислить из соотношения неопределённости положение гравитона в пространстве, а по сути его радиус действия, то он окажется равным приблизительно 10 в 28 см, исходя из постоянной Планка, массы гравитона и скорости света, что почти в точности соответствует размерам в настоящее время нашей Вселенной. Неопределённость во времени гравитационного взаимодействия, возможно интервал его реализации, исходя из неопределённости Гейзенберга, составляет 10 в 17 степени секунды, что опять же почти точно соответствует времени существования нашей Вселенной. Возможно это такие критические параметры нашего мира, совпадающие с оценками произведенными другими методами
В настоящее время надежды возлагаются на теорию суперструн, рассматривающую частицы, как спектр колебаний микрообъектов, напоминающих струны музыкальных инструментов, совершающих колебания в 9- или 11-мерном пространстве и взаимодействующих с ним. При этом 3-мерное пространство соответствует макромиру, на уровне микромира оно имеет как минимум 6 дополнительных измерений, представляющего своего рода свернутый топологический конструкт. Исходя из 9-мерной теории суперструн, гравитоны можно обнаружить при энергиях не менее 100 Тэв, что в принципе возможно достигнуть на современных ускорителях. Вероятно исследование и обнаружение тёмной материи, проявляющей себя в основном в гравитационном взаимодействии позволит лучше понять природу гравитации, что откроет новые возможности в понимании законов Вселенной.
Платформа Дзен по определённым причинам меняет алгоритмы показов. Если вы уверены, что подписаны на канал рекомендуется проверить это в связи с возможной автоматической отпиской.
Также материалы по теме «Космос и Мультивселенная»:
