В научно-популярных медиа появились сообщения: физики якобы научились «замораживать» гравитацию и переписали законы эволюции пространства-времени. На самом деле никто не останавливал время в лаборатории. За кликбейтными заголовками скрывается математическая попытка объяснить то, что происходит на горизонте событий черных дыр, не прибегая к их классическому пониманию.
Читая заметки о «переосмыслении динамики пространства-времени», легко подумать, будто ученые изобрели стазис-поле из научной фантастики. Словосочетание «замороженная гравитация» звучит как идеальное название для заклинания. На практике же речь идет о глубоких теоретических изысканиях на кончике пера, призванных спасти физику от одной из ее главных головных болей — бесконечностей.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Общая теория относительности (ОТО) Эйнштейна блестяще описывает движение планет и макроскопическую динамику Вселенной. Но она ломается, когда дело доходит до экстремальных масс и плотностей. В центре черной дыры уравнения выдают бесконечность — сингулярность, в которой привычные физические законы множатся на ноль. Теоретиков это совершенно не устраивает.
Чтобы избежать поломки уравнений, ученые конструируют модифицированные теории. Одной из таких моделей является так называемая «эйнштейновская кубическая гравитация» (Einsteinian cubic gravity). Изучая ее, физики обнаружили, что математика допускает существование объектов совершенно нового типа — «замороженных гравитационных звезд» (FGS).
В классической ОТО черная дыра образуется, когда массивная звезда схлопывается под собственной тяжестью. В кубической гравитации ситуация иная: уравнения предсказывают появление объекта, состоящего из чистой гравитации — вообще без участия материи.
Расчеты показывают, что при определенных условиях метрическая функция (параметр, описывающий геометрию пространства-времени) может асимптотически стремиться к нулю. В результате формируется критический горизонт событий. Для стороннего наблюдателя такой объект выглядит и ведет себя в точности как экстремальная черная дыра. Разница в том, что внутри него гравитация не стягивает материю в точку, а математически «застывает» на границе горизонта, меняя динамику самого пространства.
Параллельно термин «замороженная гравитация» всплыл в другой зубодробительной области — квантовой термодинамике пространства де Ситтера (наша Вселенная как раз описывается такой моделью с ускоряющимся расширением).
В свежей статье, опубликованной в Journal of High Energy Physics (JHEP), физики исследовали эволюцию пространства-времени, искусственно выключая квантовые гравитационные флуктуации на границе изучаемой области. Грубо говоря, чтобы посчитать энтропию и энергию локального куска пространства-времени и не получить очередные бесконечности, теоретики жестко фиксируют («замораживают») метрику на его границах. Как только они это делают, общая теория относительности в связке с квантовой теорией поля начинает идеально подчиняться классическому первому началу термодинамики.
Здесь мы возвращаемся к новостям и пресс-релизам, раструбившим о «тектоническом сдвиге в понимании космоса». Журналисты часто цепляются за метафоры, представляя «замороженность» как физическую остановку реальных процессов.
На деле авторы оригинальных исследований куда более сдержанны. «Замороженные звезды» из кубической гравитации — это исключительно математический конструкт. Более того, при ближайшем рассмотрении оказывается, что внутри них все еще прячется расходимость кривизны — та самая голая сингулярность, от которой так хотели избавиться. А «замораживание» гравитации в голографических моделях — это мощный вычислительный трюк, упрощающий расчеты, а не реальное физическое явление, которое можно засечь в радиотелескоп.
Означает ли это, что физики просто жонглируют формулами? Вовсе нет. Поиск альтернатив черным дырам и попытки подружить гравитацию с квантовой механикой — главная фундаментальная задача современной теоретической науки. Изучая поведение пространства-времени в подобных экзотических (и пока чисто гипотетических) сценариях, мы тестируем границы применимости Общей теории относительности и ищем лазейки для построения полноценной квантовой гравитации.
До практического применения этих знаний нам еще предстоит пройти гигантский путь. И если однажды вам попытаются продать генератор «замороженной гравитации», знайте: скорее всего, он работает исключительно на кубической тензорной алгебре. И морозит только в системе отсчета стороннего наблюдателя.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Читайте также: Гравитация может возникать из квантовой природы пространства: новая теория ставит всё с ног на голову
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.