Вопрос о «материи гравитации» совершенно законен. Ведь электромагнитное поле – законная, традиционная даже форма материи. Всякое поле представляет собой поток частиц – квантов. Многих это до сих пор бесит. Кто-то не понимает, как это применимо к полю магнитному. Однако, альтернативное описание поля, – как искривления пространственных координат вдоль оси времени, – в любом случае, вызывает ненависть не меньшую. Вопросом же, что из себя представлять и как работать с точки зрения физики должно поле негативных эмоций не вызывающее, люди ненависть к квантам и координатам испытывающие, не задаются.
То есть, свет – поток фотонов. Фотоны обладают массой (хоть и не массой покоя), а значит, способны к гравитационному взаимодействию. Свет, таким образом, составляют часть массы вселенной, – хоть и очень незначительную. С толку здесь могут сбивать упоминания «тёмных фотонов», масса которых может быть кратно выше массы адронного вещества. Но речь о частицах тёмной материи, – иногда их называют так, – вообще-то, под определение «излучения» не подпадающих.
Соответственно, гравитация – поток гравитонов. Публикация о квантах гравитационного взаимодействия вызвала вопросы. Если время жизни гравитона 500 миллионов лет, такие частицы во вселенной должны накапливаться. Плюс, – продукты их распада… Масса отдельного гравитона (опять-таки, речь о полной массе, а не массе покоя) очень мала, – предполагаемая длина волны частицы – миллион световых лет. Однако, пчёлы, как известно, фигня, но – много их. Не гравитоны ли та самая «тёмная материя»?
Начиная со второстепенного, – нет, гравитоны к тёмной материи отношения не имеют. Эти частицы всегда движутся со скоростью света, – что выше четвёртой космической, – и в галактиках скапливаться не могут. Тёмная же материя остаётся в галактиках.
К главному же, – оно не слишком тривиально, – придется подойти издалека. От описания, как работает «поле» в квантовой механике.
В квантовой же механике поле не работает никак. Нет там поля. Импульс передаётся только разово (это можно наблюдать), только от одной частице другой, и только третьей частицей – квантом. Так, между двумя протонами происходит отталкивание одноимённых зарядов, – рождается фотон. Он извлекается из виртуального пространства, где всегда есть в наличии, – сразу нужный, как овеществлённое решение волнового уравнения. Куда и откуда он летит, – вопрос не имеющий физического смысла, но можно представить, что фотон излучается одним протоном (по закону сохранения импульса толкая его назад) и поглощается другим. Соответственно, толкая второй от первого. Сам фотон исчезает (поглощён). Нет фотона, нет и проблемы.
Вопросы же связаны с тем обстоятельством, что массы, как и разноимённые заряды, не отталкиваются, а притягиваются. Следовательно, при взаимодействии двух частиц из виртуального пространства извлекаться должны два… ну, в случае гравитационного взаимодействия, – гравитона. Излучаясь в противоположных направлениях, они толкают частицы друг к другу. То есть, не поглощаются. А значит, обречены вечно (или до распада) лететь сквозь бездны пространства.
Так кажется.
Причиной же, по которой кажется именно так, является избыточное упрощение описания, – регулярно практикуемое и мной в том числе. Избыточное упрощение делает картину наглядной, удобной для понимания, но если в него чуть-чуть вдуматься порождает правильные вопросы, подобные заданным.
...Выше уже, – на примере с протонами, – отмечалось, что вопрос, откуда и куда летит виртуальный фотон, – неправомерен. Никуда он не «летит». Ибо нигде конкретно не существует. Не локализован пространственно. Всё это в полной мере касается и пары гравитонов, вроде бы, излучённых в противоположных направлениях… Но где эти гравитоны в каждый отдельный момент? Частица размазана по реальному пространству с вероятностью, описываемой её волновой функцией (отсюда «длина волны»), всюду меньшей единицы. Локализуется частицы только в момент взаимодействия… То есть, можно указать лишь место рождения гравитона (рождение – форма взаимодействия), далее он уже «нигде».
А второй? Там же. Кстати, ввиду огромной длины волны, во всяком случае гравитационного взаимодействия вообще обнаружимого даже на космологическом уроне, видно что первый и второй гравитоны «перекрываются». Поскольку они понемногу находятся везде, нельзя сказать, летят ли они друг от друга или навстречу друг другу.
Проще говоря, в общем случае взаимодействия не приводят к появлению новых частиц. Осуществляются они с привлечением частиц виртуальных. При отталкивании виртуальный квант «поглощается», – и кавычки означают здесь описание или же «понимание» нами явления. При притягивании – «сталкиваются и аннигилируют». Как отмечалось в предыдущем абзаце противоречие разнонаправленностью движения и столкновением тут кажущееся. Предрассудок, сформированный практикой макромира.
...Так что, накопления гравитонов – в общем случае – не происходит. Хотя, как и в случае фотонов, квант не обязательно вернётся в виртуальное пространство – сразу. Теоретически… и тут главная засада. Всё что теория вообще говорит о гравитонах – очень неопределённо и противоречиво. То что гравитон распадается – вообще не факт. С образованием чего распадается, если распадётся… об этом и спорить бесполезно, пока нет ясности в предыдущем пункте… То что может, как фотон, стать вполне «реальным»… ну…
Определённо лишь, что теория даже близко не предсказывает никаких обнаружимых на современном уровне развития науки эффектов, – например, «давления гравитации», подобного «давлению света», – с «беглыми» гравитонами связанных. Если б предсказывала, это сильно упростило бы задачу постижения природы данных частиц.