|
Исключение темной энергии из уравнения
|
|
|
|
Математики оспаривают идею о том, что темная энергия ответственна за ускоренное расширение Вселенной. В новой статье, опубликованной в журнале Proceedings of the Royal Society A, математики из Калифорнийского университета в Дэвисе приводят математическое доказательство того, что нестабильности, присущие уравнениям Эйнштейна-Эйлера, подразумевают нежизнеспособность существующей модели расширяющейся Вселенной.
|
|
|
|
Уравнения Эйнштейна-Эйлера представляют собой объединение уравнений общей теории относительности и гидродинамики, используемых для моделирования астрономических явлений, таких как галактики, черные дыры и космическое расширение.
|
|
|
|
Исследование напрямую оспаривает модель лямбда-холодной темной материи, стандартную космологическую модель Большого взрыва.
|
|
|
|
Автор статьи Блейк Темпл, заслуженный профессор-эмерит математики Калифорнийского университета в Дэвисе, сравнил стандартную космологическую модель с карандашом, стоящим на кончике.
|
|
|
|
«Когда карандаш стоит вертикально, все силы находятся в равновесии, поэтому это „решение уравнений“», — сказал он. «Но оно нестабильно. Любой глоток воздуха — и оно падает».
|
|
|
|
|
|
|
Математика, по словам Темпла, доказывает, что пространства-времена Фридмана — математические модели, управляющие космическим расширением, — нестабильны как на малых, так и на больших масштабах длины в момент Большого взрыва, что делает его самым нестабильным решением из всех.
|
|
|
|
«Нестабильные решения в физике и науке считаются нефизическими», — сказал Темпл. «Вы никогда не увидите их в природе».
|
|
|
|
Темпл отметил, что эта нестабильность предполагает более простое объяснение — полностью основанное на рамках первоначальной теории Эйнштейна.
|
|
|
|
«Нестабильность всех пространств-времен Фридмана по отношению к ускоренному расширению предполагает более простое и естественное объяснение ускорения расширения Вселенной, чем тёмная энергия», — сказал он.
|
|
|
|
Объяснение ускоренного расширения Вселенной
|
|
|
|
Почти 30 лет назад тёмная энергия была предложена в качестве силы, ответственной за ускоренное расширение Вселенной.
|
|
|
|
Эта идея восходит к первоначальным уравнениям Альберта Эйнштейна 1915 года, описывающим гравитацию в общей теории относительности. Для создания статической Вселенной Эйнштейн первоначально ввел в свою теорию фактор антигравитации. Он назвал этот фактор «космологической постоянной».
|
|
|
|
После того, как Эдвин Хаббл обнаружил расширение Вселенной в 1929 году, Эйнштейн, как известно, назвал космологическую постоянную своей «самой большой ошибкой», потому что без нее он мог бы предсказать расширение.
|
|
|
|
Однако космологическая постоянная и идея о ее взаимозаменяемости с темной энергией были вновь введены для объяснения ускоренного расширения Вселенной в 1990-х годах. Стандартные космологические модели основаны на так называемой «вселенной Фридмана», которая описывает всю материю как расширяющуюся, но равномерно распределенную в пространстве в каждый фиксированный момент времени.
|
|
|
|
Но математические расчеты не сходились для Темпла и его коллег, что побудило их искать альтернативные объяснения ускоренного расширения Вселенной.
|
|
|
|
«Наша первая идея заключалась в том, что, возможно, Вселенная расширялась из-за ударной волны, а аномальное ускорение представляло собой расширяющуюся волну, стоящую за этой ударной волной», — сказал Темпл. «Затем мы поняли, что в эпоху излучения Большого взрыва существует семейство самоподобных решений, которые могут моделировать эту расширяющуюся волну».
|
|
|
|
Самоподобные уравнения описывают физические явления, которые сохраняют закономерность или структуру независимо от их масштаба.
|
|
|
|
В данной работе математики используют самоподобную версию уравнений Эйнштейна, которые они вывели в предыдущих исследованиях, чтобы представить стандартную модель космологии как точку покоя уравнений. Это обеспечивает основу для полной математической характеристики устойчивости стандартной модели и, в более общем смысле, устойчивости всех пространств-времени Фридмана в эпоху доминирования материи Большого взрыва.
|
|
|
|
«Мы доказываем, что, подобно статической модели Эйнштейна, все пространства-времена Фридмана неустойчивы к радиальным возмущениям на больших масштабах длины», — сказал Темпл. «Это, по-видимому, исключает модель лямбда-холодной темной материи как жизнеспособное стабильное решение уравнений Эйнштейна общей теории относительности, с темной энергией или без нее».
|
|
|
|
«Это означает, — добавил он, — что Большой взрыв в общем случае должен выглядеть точно так же, как пространство-время Фридмана вблизи центра симметрии, но в общем случае следует наблюдать ускорения, удаляющиеся от Фридмана далеко от центра».
|
|
|
|
Переосмысление коперниканского принципа?
|
|
|
|
Темпл и его коллеги обнаружили, что ускоренное расширение Вселенной является прямым следствием уравнений Эйнштейна-Эйлера без учета космологической постоянной или темной энергии.
|
|
|
|
Математические расчеты также ставят под сомнение коперниканский принцип — идею о том, что Земля не занимает особого места во Вселенной.
|
|
|
|
«Как модель лямбда-холодной темной материи, так и сферически симметричное пространство-время создают особое место, где мы должны находиться, чтобы модель была физически правдоподобной», — сказал Темпл. «Если этот принцип исключает одну, он должен исключить и другую».
|
|
|
|
Источник
|
