阿尔伯特·爱因斯坦是一位聪明人。毫无疑问。但连他自己也知道– 21 世纪对牛顿万有引力理论的回答并不完美。
就像你用第一笔薪水购买的二手车一样,它可以满足日常事务的需要。推上陡峭的山坡时用力过大或者,那台发动机颤抖着停了下来。
俄罗斯人民友谊大学天体物理学研究生哈米德雷扎·法兹洛拉希 (Hamidreza Fazlollahi) 的解决方案是深入研究,看看哪些组件并不像看上去那么重要。
他相信,通过找出一条涉及能量和动量的数学质量守恒定律只是可能会再经过几个减速带。
引力描述了有质量的物体聚集在一起的趋势。无论是碰撞的星系、月球在拉向行星时与惯性作斗争,还是苹果从树顶掉落到地球上,引力模型都需要解释质量为何相互吸引。
然而,这样的理论还需要在具有相同电荷的物体相互排斥的宇宙中运作,解释为什么原子核以令人难以置信的力量粘在一起,或者为什么中子自发衰变形成质子。当质量变得如此密集或时空如此紧凑,光本身无法逃脱时,它还需要静止不动。
坦白说,,广义相对论根本无法胜任这项任务。
“爱因斯坦引力的不可重整化问题是众所周知的。这导致了数十次尝试将其视为低能理论,”法兹洛拉希说。
重整化是理论物理学家用来消除量子场中令人沮丧的无穷大的神奇技巧。当现实的循环似乎以令人困惑的分形形式永远消失在远处时,从袋子里拿出一些这样的技术,你的模型就会再次踏上坚实的基础。
广义相对论并没有让这变得容易。因此,它描述的时空滚动场量子力学的沙滩,导致了一个不相溶的物理系统,需要两种自然理论,其中一种更有意义。
幸运的是,爱因斯坦广义相对论的表述也是基于许多假设。他有充分的理由将它们包括在内,但最终宇宙可能只是对它们是否合理有其他想法。
广义相对论中更基本的假设之一是空间和时间的弯曲与能量和动量守恒。换句话说,在时空海洋上从 A 航行到 B 不会影响你的能量或速度,除非力发生变化。
在平坦、空旷的宇宙中,这个假设是完全正确的。但宇宙充满了凹痕和曲线,充满了星系、电子和虚拟粒子的出现和消失。
1976年, 英国物理学家彼得·拉斯托尔提出了一种略有不同的引力模型,该模型表明物质与空间和时间的曲率以一种并非微不足道的方式联系在一起,这为标准的能量动量守恒定律留下了回旋的空间。
法兹洛拉希沿着相似的思维方式开辟了一条不同的道路,他寻求相对论– 在相当极端的条件下能量交换的物理学 – 寻找能量和动量的变换,这让人想起广义相对论中使用的方程。
结果是一种描述引力从弯曲时空出现的新方法,它抛弃了一些基本假设,同时在解释宇宙如何膨胀等方面仍然有用。
尽管爱因斯坦的绝妙想法很好,但很明显在某种程度上是错误的。当一切的命运都在眼前时,过度保守是没有用的。
这项研究发表于欧洲物理杂志 C。