Αστροφυσικός «διόρθωσε» τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν αφαιρώντας έναν νόμο της Φυσικής
Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν ήταν ένας πανέξυπνος άνθρωπος και δεν υπάρχει αμφιβολία γι’ αυτό.
Αλλά ακόμη και αυτό γνώριζε ότι η γενική θεωρία της σχετικότητας – η απάντηση του 21ου αιώνα στην παγκόσμια θεωρία της βαρύτητας του Νεύτωνα – δεν ήταν τέλεια.
Η λύση του μεταπτυχιακού φοιτητή αστροφυσικής στο Πανεπιστήμιο Φιλίας των Λαών της Ρωσίας, Hamidreza Fazlollahi, είναι να βρει ποια «εξαρτήματα» δεν είναι τόσο απαραίτητα όσο φαίνονται.
Βγάζοντας έναν νόμο που διατηρεί μια μαθηματική ιδιότητα που αφορά την ενέργεια και την ορμή, πιστεύει ότι η γενική σχετικότητα μπορεί να ξεπεράσει μερικά ακόμα εμπόδια.
Η βαρύτητα περιγράφει την τάση των πραγμάτων με μάζα να συγκλίνουν. Είτε πρόκειται για συγκρουόμενους γαλαξίες, είτε για ένα φεγγάρι που παλεύει ενάντια στην έλξη του προς έναν πλανήτη, είτε για ένα μήλο που πέφτει στη Γη από τα κλαδιά ενός δέντρου, τα μοντέλα της βαρύτητας πρέπει να εξηγούν γιατί οι μάζες έλκονται.
Ωστόσο, μια τέτοια θεωρία πρέπει επίσης να λειτουργεί σε ένα Σύμπαν όπου αντικείμενα με ίδιο φορτίο απωθούνται, να εξηγεί γιατί οι ατομικοί πυρήνες κολλάνε μεταξύ τους με απίστευτη δύναμη ή γιατί τα νετρόνια διασπώνται αυθόρμητα για να σχηματίσουν πρωτόνια. Πρέπει επίσης να λειτουργεί ακόμα και όταν οι μάζες γίνονται τόσο πυκνές ή ο χωροχρόνος τόσο συμπαγής, ώστε το ίδιο το φως δεν μπορεί πλέον να διαφύγει.
Και ειλικρινά, όσο καλή και αν είναι, η γενική σχετικότητα δεν είναι ικανή να ανταποκριθεί στο έργο της.
Το πρόβλημα του Αϊνστάιν
«Το πρόβλημα της μη κανονικοποίησης της βαρύτητας του Αϊνστάιν είναι γνωστό. Έχει οδηγήσει σε δεκάδες προσπάθειες να αντιμετωπιστεί ως θεωρία χαμηλής ενέργειας» ανέφερε ο Fazlollahi.
Η επανακανονικοποίηση είναι ένα μαγικό τέχνασμα που χρησιμοποιείται από τους θεωρητικούς φυσικούς για να εξαφανίσουν τα κουραστικά άπειρα (απειροσύνες) στα κβαντικά πεδία. Όταν οι βρόχοι της πραγματικότητας μοιάζουν να απομακρύνονται για πάντα σε ένα συγκεχυμένο φράκταλ, αν βγάλτε μερικές από αυτές τις τεχνικές, τότε το μοντέλο σας είναι πάλι γερό και σωστό.
Η γενική σχετικότητα δεν το κάνει αυτό εύκολο. Ως εκ τούτου, τα κυλιόμενα πεδία του χωροχρόνου που περιγράφει αρνούνται να συμπλέξουν με τις «αμμώδεις παραλίες» της κβαντομηχανικής, με αποτέλεσμα ένα ακατάλληλο σύστημα φυσικής που απαιτεί δύο θεωρίες της φύσης, ενώ μία θα έβγαζε πολύ περισσότερο νόημα.
Ευτυχώς, η διατύπωση της γενικής σχετικότητας από τον Αϊνστάιν βασιζόταν επίσης σε μια σειρά από υποθέσεις. Είχε καλούς λόγους για να τις συμπεριλάβει, αλλά τελικά το Σύμπαν μπορεί απλώς να έχει άλλες ιδέες σχετικά με το κατά πόσον είναι δικαιολογημένες.
H θεωρία του Fazlollahi
Μια από τις πιο θεμελιώδεις υποθέσεις της γενικής σχετικότητας είναι ότι η καμπύλωση του χώρου και του χρόνου συνάδει με τη διατήρηση της ενέργειας και της ορμής. Με άλλα λόγια, το να ταξιδεύεις σε έναν ωκεανό του χωροχρόνου από το Α στο Β δεν θα πρέπει να επηρεάζει την ενέργεια ή την ταχύτητά σου, εκτός αν υπάρχει αλλαγή στις δυνάμεις.
Αυτή η υπόθεση είναι πολύ καλή σε ένα επίπεδο, άδειο Σύμπαν. Αλλά το Σύμπαν έχει λακκούβες και καμπύλες, είναι πλούσιο σε γαλαξίες και ηλεκτρόνια και εικονικά σωματίδια που μπαινοβγαίνουν στην ύπαρξη.
Το 1976, ο Άγγλος φυσικός Πίτερ Ράσταλ παρουσίασε ένα ελαφρώς διαφορετικό μοντέλο βαρύτητας που πρότεινε ότι η ύλη και η καμπυλότητα του χώρου και του χρόνου συνδέονται με έναν τρόπο που δεν είναι τετριμμένος, ο οποίος αφήνει περιθώρια για τον τυπικό νόμο διατήρησης της ενέργειας και της ορμής.
Σφυρηλατώντας ένα διαφορετικό μονοπάτι κατά μήκος ενός παρόμοιου τρόπου σκέψης, ο Fazlollahi αναζήτησε τη σχετικιστική θερμοδυναμική – τη φυσική της ανταλλαγής ενέργειας υπό μάλλον ακραίες συνθήκες – για να βρει μετασχηματισμούς της ενέργειας και της ορμής που θυμίζουν τις εξισώσεις που χρησιμοποιούνται στη γενική σχετικότητα.
Το αποτέλεσμα είναι ένας νέος τρόπος να περιγραφεί η εμφάνιση της βαρύτητας από την καμπύλωση του χωροχρόνου, ο οποίος παραλείπει ορισμένες θεμελιώδεις παραδοχές, ενώ παραμένει χρήσιμος για πράγματα όπως η εξήγηση του πώς διαστέλλεται το Σύμπαν.
Η έρευνα αυτή δημοσιεύθηκε στο The European Physical Journal C.
Σήφης Γαρυφαλάκης
Πηγή:foxreport.gr