Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

ТЯГОТЕ́НИЕ

  • рубрика

    Рубрика: Физика

  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 32. Москва, 2016, стр. 629-631

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: Д. В. Гальцов

ТЯГОТЕ́НИЕ (гра­ви­та­ция, все­мир­ное тя­го­те­ние), фун­да­мен­таль­ное взаи­мо­дей­ст­вие, но­ся­щее ха­рак­тер при­тя­же­ния, ко­то­ро­му под­вер­же­ны все ви­ды ма­те­рии в при­ро­де. Т. иг­ра­ет оп­ре­де­ляю­щую роль в жиз­ни на Зем­ле, яв­ля­ет­ся осн. си­лой для пла­нет­ных и звёзд­ных сис­тем, га­лак­тик и в мас­шта­бах кос­мо­ло­гич. эво­лю­ции Все­лен­ной в це­лом. Но Т. прак­ти­че­ски не ска­зы­ва­ет­ся на по­ве­де­нии атом­ных и др. мик­ро­ско­пич. сис­тем и во взаи­мо­дей­ст­ви­ях эле­мен­тар­ных час­тиц вплоть до энер­гий по­ряд­ка план­ков­ской (1019 ГэВ), ко­то­рая бы­ла дос­ти­жи­ма лишь в са­мые ран­ние мо­мен­ты су­ще­ст­во­ва­ния Все­лен­ной.

Совр. по­ни­ма­ние Т. скла­ды­ва­лось на про­тя­же­нии мн. ве­ков. Его су­ще­ст­во­ва­ние бы­ло оче­вид­но с са­мо­го мо­мен­та за­ро­ж­де­ния че­ло­ве­че­ско­го соз­на­ния, од­на­ко по­ни­ма­ние его су­ти и ко­ли­че­ст­вен­ное опи­са­ние при­шло лишь в 16 в. в ре­зуль­та­те ра­бот Г. Га­ли­лея и осо­бен­но И. Ке­п­ле­ра, ус­та­но­вив­ше­го за­ко­ны дви­же­ния пла­нет. Ре­шаю­щий шаг был сде­лан И. Нью­то­ном, ко­то­рый сфор­му­ли­ро­вал за­ко­ны ме­ха­ни­ки и вы­вел в 1687 фор­му­лу для си­лы при­тя­же­ния $F$ двух то­чеч­ных масс $m_1$, $m_2$, на­хо­дя­щих­ся на рас­стоя­нии $r$ друг от дру­га:$$F=Gm_1m_2/r^2,$$ ко­то­рая и со­став­ля­ет все­мир­но­го тя­го­те­ния за­кон ($G$ – гра­ви­та­ци­он­ная по­сто­ян­ная). Ес­ли рас­смат­ри­вать од­ну из масс как проб­ную $m_1=m$, а вто­рую – как ис­точ­ник гра­ви­тац. по­ля $m_2=M$, то си­лу $\boldsymbol F$ с учё­том на­прав­ле­ния мож­но пред­ста­вить в ви­де $\boldsymbol F=–m∇φ,\quad φ=GM/r,$$ где $φ$ – нью­то­нов­ский по­тен­ци­ал. Мас­са проб­но­го те­ла иг­ра­ет роль гра­ви­тац. заря­да; та же са­мая ве­ли­чи­на сто­ит в урав­не­нии дви­же­ния (инерт­ная мас­са), вы­ра­жаю­щем 2-й за­кон Нью­то­на для ус­ко­ре­ния $\boldsymbol a$:$$m\boldsymbol a=–m∇φ.$$ Т. о., ус­ко­ре­ние всех тел в за­дан­ном гра­ви­тац. по­ле долж­но быть оди­на­ко­вым. Стоя­щее за этим ра­вен­ст­во инерт­ной и гра­ви­тац. масс про­ве­ря­лось И. Нью­то­ном, в 19 в. с боль­шей точ­но­стью Л. фон Эт­вё­шем (со­от­вет­ст­вую­щие опы­ты про­во­дят­ся и ны­не с ис­поль­зо­ва­ни­ем совр. тех­но­ло­гий). Оно сыг­ра­ло важ­ней­шую роль при соз­да­нии А. Эйн­штей­ном об­щей тео­рии от­но­си­тель­но­сти (ОТО), ко­то­рая ста­ла ос­но­вой для по­ни­ма­ния Т. в 20 в. (см. От­но­си­тель­но­сти тео­рия).

Хо­тя нью­то­нов­ская тео­рия Т. объ­яс­ня­ет за­ко­ны Ке­п­ле­ра в Сол­неч­ной сис­те­ме, но она ос­но­ва­на на пред­став­ле­нии о мгно­вен­ном ха­рак­те­ре рас­про­стра­не­ния гра­ви­тац. взаи­мо­дей­ст­вия, ко­то­рое к нач. 20 в. ста­ло под­вер­гать­ся со­мне­нию. Спе­ци­аль­ная тео­рия от­но­си­тель­но­сти (СТО) объ­яс­ни­ла не­об­хо­ди­мость учё­та ко­неч­ной ско­ро­сти рас­про­стра­не­ния взаи­мо­дей­ст­вий в элек­тро­ди­на­ми­ке, но са­ма ана­ло­гия ме­ж­ду нью­то­нов­ским и ку­ло­нов­ским по­тен­циа­ла­ми под­ска­зы­ва­ла, что при ско­ро­стях, не ма­лых по срав­не­нию со ско­ро­стью све­та c, урав­не­ние для гра­ви­тац. по­тен­циа­ла долж­но быть иным. При по­строе­нии ре­ля­ти­ви­ст­ской тео­рии Т. не­за­ви­си­мость дви­же­ния тел в гра­ви­тац. по­ле от их мас­сы, а так­же тес­но свя­зан­ный с этим эк­ви­ва­лент­но­сти прин­цип сил инер­ции и гра­ви­та­ции сыг­ра­ли оп­ре­де­ляю­щую роль. Ус­ко­ре­ние сво­бод­но дви­жу­ще­го­ся те­ла в не­инер­циаль­ной сис­те­ме от­счё­та рав­но ус­ко­ре­нию са­мой сис­те­мы и так­же не за­ви­сит от мас­сы. По­это­му мож­но ис­клю­чить гра­ви­тац. по­ле, рас­смат­ри­вая сис­те­му от­счё­та, сво­бод­но па­даю­щую в этом по­ле, пред­став­ляя т. о. гра­ви­тац. си­лу как си­лу инер­ции. Эти рас­су­ж­де­ния, стро­го го­во­ря, спра­вед­ли­вы лишь для то­чеч­ных тел (сла­бый прин­цип эк­ви­ва­лент­но­сти), но мож­но пред­по­ло­жить (что и бы­ло сде­ла­но А. Эйн­штей­ном), что они име­ют бо­лее об­щий ха­рак­тер и при­ме­ни­мы для др. яв­ле­ний (силь­ный прин­цип эк­ви­ва­лент­но­сти). В та­ком слу­чае для опи­са­ния Т. нуж­но пе­ре­за­пи­сать урав­не­ния, вы­ра­жаю­щие за­ко­ны фи­зи­ки, для не­инер­ци­аль­ных сис­тем от­счё­та, что с точ­ки зре­ния кон­цеп­ции про­стран­ст­ва со­бы­тий (про­стран­ст­ва-вре­ме­ни) оз­на­ча­ет ис­поль­зо­ва­ние в нём кри­во­ли­ней­ных ко­ор­ди­нат.

Пе­ре­ход к фор­му­ли­ров­ке урав­не­ний в про­из­воль­ных ко­ор­ди­на­тах в про­стран­ст­ве со­бы­тий при­во­дит к вы­ра­же­нию для ин­тер­ва­ла $ds$ в ви­де$$ds^2=g_{μν}dx^μdx^ν,\quad μ, n=0, 1, 2, 3,$$ где $g_{μν}$ – мет­ри­ка про­стран­ст­ва-вре­ме­ни. Те­перь это сим­мет­рич­ный тен­зор, от ко­то­ро­го тре­бу­ет­ся толь­ко при­во­димость в лю­бой фик­си­ро­ван­ной точ­ке к ви­ду мет­ри­ки Мин­ков­ско­го $η_{μν}=\text{diag}(1, –1, –1, –1)$. Лю­бая тео­рия, со­глас­но прин­ци­пу об­щей ко­ва­ри­ант­но­сти, долж­на быть за­пи­са­на в тер­ми­нах ве­ли­чин, пре­об­ра­зую­щих­ся как тен­зо­ры в мно­го­об­ра­зи­ях, от­сю­да и назв. об­щая тео­рия от­но­си­тель­но­сти. Сво­бод­ная то­чеч­ная час­ти­ца лю­бой не­ну­ле­вой мас­сы в ОТО дви­жет­ся по гео­де­зи­чес­кой ми­ро­вой ли­нии, ко­то­рая пред­став­ля­ет со­бой крат­чай­шее рас­стоя­ние ме­ж­ду со­бы­тия­ми и од­но­вре­мен­но кри­вую, вдоль ко­то­рой ка­са­тель­ный век­тор (че­ты­рёх­мер­ная ско­рость) $u^μ=dx^μ/ds$ пе­ре­но­сит­ся па­рал­лель­но. Наи­бо­лее про­сто урав­не­ние гео­де­зи­че­ской за­пи­сы­ва­ет­ся для ко­ва­ри­ант­но­го век­то­ра че­ты­рёх­мер­ной ско­ро­сти $u_μ=u^νg_{μν}$:$$\frac{du_{μ}}{ds}=\frac{1}{2}\frac{\partial g_{νλ}}{\partial x_μ}u^ν u^λ.$$ При этом квад­рат че­ты­рёх­мер­но­го век­то­ра ско­ро­сти бу­дет ос­та­вать­ся по­сто­ян­ным и рав­ным (для час­ти­цы с не­ну­ле­вой мас­сой по­коя) $u^μu^νg_{μν}=1$. При дви­же­нии с не­ре­ля­ти­ви­ст­ской ско­ро­стью и оп­ре­де­лён­ном за­да­нии мет­ри­ки в т. н. син­хрон­ной сис­те­ме от­счё­та урав­не­ние гео­де­зи­че­ской сво­дит­ся к урав­не­нию ме­ха­ни­ки Нью­то­на. Од­на­ко фо­тон, имею­щий ну­ле­вую мас­су, бу­дет дви­гать­ся со ско­ро­стью све­та вдоль др. гео­де­зи­че­ской – изо­троп­ной, для ко­то­рой $u^μu^νg_{μν}=0$. Луч све­та от да­лё­кой звез­ды, про­хо­дя­щий вбли­зи края Солн­ца, бу­дет от­кло­нять­ся на угол $Δψ=4GM_☉/(c^2R_☉)$, ко­то­рый вы­чис­лил А. Эйн­штейн в 1915 и впер­вые из­ме­рил А. Эд­динг­тон в 1919 во вре­мя сол­неч­но­го за­тме­ния, под­твер­див это пред­ска­за­ние ($M_☉$ и $R_☉$ – масса и радиус Солнца).

Фо­тон, рас­про­стра­няю­щий­ся в гра­витац. по­ле, из­ме­ня­ет не толь­ко на­прав­ле­ние, но и час­то­ту $ω$ со­глас­но со­от­ноше­нию $ω\sqrt{g_{00}(x^i)}=\text{const}$ (в ста­тич. по­ле). Ана­ло­гич­ная фор­му­ла име­ет ме­сто для из­ме­не­ния хо­да ча­сов, на­хо­дя­щих­ся в раз­ных про­стран­ст­вен­ных точ­ках: $\Delta t\sqrt{g_{00}(x^i)}=\text{const}$. Этот эф­фект так­же был про­ве­рен с боль­шой точ­но­стью в гра­ви­тац. по­ле Зем­ли. Ещё од­но на­блю­дае­мое яв­ле­ние ОТО – за­паз­ды­ва­ние ра­дио­сиг­на­лов при их рас­про­стра­не­нии в гра­ви­тац. по­ле (эф­фект Ша­пи­ро). С боль­шой точ­но­стью из­ме­ре­ны и по­прав­ки к за­ко­нам Ке­п­ле­ра, пред­ска­зы­вае­мые тео­ри­ей тя­го­те­ния Эйн­штей­на, в ча­ст­но­сти сме­ще­ние пе­ри­ге­ли­ев пла­нет и за­паз­ды­ва­ние ра­дио­сиг­на­лов в Сол­неч­ной сис­те­ме. Ещё бо­лее впе­чат­ляю­щая про­вер­ка ОТО ста­ла воз­мож­ной по­сле от­кры­тия двой­ных пуль­са­ров, в ко­то­рых пост­нью­то­нов­ские по­прав­ки зна­чи­тель­но боль­ше и мо­гут быть из­ме­ре­ны кос­вен­но на ос­но­ве ана­ли­за при­хо­дя­щих пе­рио­дич. сиг­на­лов.

В си­лу прин­ци­па эк­ви­ва­лент­но­сти отли­чить ис­тин­ное гра­ви­тац. по­ле от эф­фек­тов не­инер­ци­аль­но­сти сис­те­мы от­счё­та по ви­ду мет­ри­ки в не­ко­то­рой за­дан­ной точ­ке про­стран­ст­ва-вре­ме­ни не­воз­мож­но. Но это мож­но сде­лать, рас­смат­ри­вая из­ме­не­ние мет­ри­ки в со­сед­них точ­ках. При этом пер­вые про­из­вод­ные от мет­ри­ки все­гда мож­но об­ра­тить в нуль вы­бо­ром сво­бод­но па­даю­щей сис­те­мы от­счё­та, од­на­ко вто­рые про­из­вод­ные уже со­дер­жат ин­фор­ма­цию о кри­виз­не про­стран­ст­ва-вре­ме­ни, на­ли­чие ко­то­рой и от­ли­ча­ет гра­ви­та­цию от инер­ции. Вы­би­рая в ка­че­ст­ве ко­ор­ди­нат в ок­ре­ст­но­сти не­ко­то­рой точ­ки $x_0^μ$ рас­стоя­ния вдоль ис­хо­дя­щих из неё в не­за­ви­си­мых на­прав­ле­ни­ях гео­де­зич. ли­ний, мож­но по­стро­ить нор­маль­ные ри­ма­но­вы ко­ор­ди­на­ты, в ко­то­рых мет­ри­ка со­дер­жит тен­зор кри­виз­ны Ри­ма­на – Кри­стоф­фе­ля. Этот тен­зор нель­зя об­ра­тить в нуль пре­об­ра­зо­ва­ни­ем ко­ор­ди­нат, по­это­му его от­ли­чие от ну­ля яв­ля­ет­ся при­зна­ком ис­тин­но­го гра­ви­тац. по­ля. Тен­зор кривиз­ны, од­на­ко, не вхо­дит в урав­не­ния гео­де­зи­че­ских и в урав­не­ния Мак­свел­ла для элек­тро­маг­нит­но­го по­ля, в чём и про­яв­ля­ет­ся прин­цип эк­ви­ва­лент­но­сти. Та­кая связь ма­те­рии с гра­ви­тац. по­лем на­зы­ва­ет­ся ми­ни­маль­ной. В не­ко­то­рых мо­ди­фи­ка­ци­ях тео­рии Эйн­штей­на, ко­то­рые вос­тре­бо­ва­ны в свя­зи с про­бле­ма­ми кос­мо­ло­гии, ис­поль­зу­ют­ся тео­рии с не­ми­ни­маль­ной гра­ви­тац. свя­зью, в урав­не­ния ко­то­рых тен­зор Ри­ма­на или его свёрт­ки по ин­дек­сам вхо­дят яв­но. Имен­но эти ве­ли­чи­ны вхо­дят в урав­не­ния Эйн­штей­на, свя­зы­ваю­щие гео­мет­рию про­стран­ст­ва со­бы­тий с рас­пре­де­ле­ни­ем ма­те­рии, за­да­вае­мым сим­мет­рич­ным по ин­дек­сам тен­зо­ром энер­гии-им­пуль­са $T_{μν}$. В об­щем слу­чае ис­точ­ни­ком гра­ви­тац. по­ля яв­ля­ют­ся не толь­ко энер­гия-им­пульс, но и на­тя­же­ния, со­став­ляю­щие про­стран­ст­вен­ную часть тен­зо­ра энер­гии-им­пуль­са $T_{ij}$. Эти ве­ли­чи­ны мо­гут по­ро­ж­дать не толь­ко гра­ви­тац. при­тя­же­ние, но и от­тал­ки­ва­ние (напр., до­мен­ная стен­ка, ана­ло­гич­ная рас­тя­ну­той плён­ке с от­ри­цат. дав­ле­ни­ем). Это иг­ра­ет важ­ную роль в по­ни­ма­нии ди­на­ми­ки ран­ней Все­лен­ной (см. Ин­фля­ци­он­ная мо­дель Все­лен­ной).

В ОТО нью­то­нов­ский по­тен­ци­ал за­ме­ня­ет­ся на мет­ри­ку, ко­то­рая име­ет 6 фи­зи­че­ски не­за­ви­си­мых ком­по­нент и оп­реде­ля­ет­ся из урав­не­ния Эйн­штей­на. В урав­не­нии Эйн­штей­на тен­зор, по­стро­ен­ный из вто­рых про­из­вод­ных от мет­ри­ки, при­рав­ни­ва­ет­ся тен­зо­ру энер­гии-им­пуль­са ма­те­рии. По­след­ний удов­ле­тво­ря­ет ко­ва­ри­ант­но­му за­ко­ну со­хра­не­ния: $∇_μT_μ^ν=0$, ко­то­рый оз­на­ча­ет замк­ну­тость ма­те­ри­аль­ной сис­те­мы. Имен­но это об­стоя­тель­ст­во и бы­ло ре­шаю­щим при со­з­да­нии А. Эйн­штей­ном ОТО. Урав­не­ния Эйн­штей­на пред­став­ля­ют со­бой 6 не­ли­ней­ных диф­фе­рен­ци­аль­ных урав­не­ний 2-го по­ряд­ка, ко­то­рые сле­ду­ет ре­шать, до­пол­нив на­чаль­ны­ми и гра­нич­ны­ми ус­ло­вия­ми. Од­на­ко ин­фор­ма­ция о гра­ви­тац. по­ле фак­ти­че­ски со­дер­жит­ся в тен­зо­ре кри­виз­ны, по­ло­ви­на ком­по­нент ко­то­ро­го свя­за­на с тен­зо­ром энер­гии-им­пуль­са ал­геб­раи­че­ски.

Ко­ва­ри­ант­ное то­ж­де­ст­во $∇_μT_μ^ν=0$ в от­ли­чие от сво­его ана­ло­га в СТО, не вле­чёт за со­бой за­ко­нов со­хра­не­ния энер­гии и им­пуль­са. Это не­уди­ви­тель­но, по­сколь­ку за­ко­ны со­хра­не­ния сле­ду­ют из сим­мет­рий про­стран­ст­ва-вре­ме­ни, ко­то­рые в об­щем слу­чае ис­крив­лён­но­го про­стран­ст­ва от­сут­ст­ву­ют. Од­на­ко мет­ри­ки мо­гут иметь сим­мет­рии, на­зы­вае­мые изо­мет­рия­ми, ес­ли они не из­ме­няют­ся при бес­ко­неч­но ма­лом пре­об­разо­ва­нии ко­ор­ди­нат вдоль не­ко­то­ро­го за­дан­но­го на­прав­ле­ния. Про­стран­ст­во Мин­ков­ско­го в СТО име­ет макс. де­ся­ти­па­ра­мет­ри­че­скую груп­пу изо­мет­рий, обу­слов­ли­ваю­щую за­ко­ны со­хра­не­ния им­пуль­са и мо­мен­та им­пуль­са ма­те­рии. В слу­чае ОТО, как пра­ви­ло, за­ко­нов со­хра­не­ния мень­ше.

ОТО пред­ска­зы­ва­ет су­ще­ст­во­ва­ние чёр­ных дыр, что на­дёж­но до­ка­за­но ас­тро­но­мич. на­блю­де­ния­ми. Чёр­ная ды­ра – кол­лап­си­рую­щий объ­ект, ко­то­рый для уда­лён­но­го на­блю­да­те­ля лишь асим­пто­ти­че­ски при­бли­жа­ет­ся к гра­ви­та­ци­он­но­му ра­диу­су $r_g$. Од­на­ко в па­даю­щей вме­сте с ма­те­ри­ей сис­те­ме от­счё­та этот объ­ект пред­став­ля­ет­ся как ухо­дя­щий под гра­ви­тац. ра­ди­ус за вре­мя по­ряд­ка $r_g/c$. Со­глас­но тео­рии, в цен­трах га­лак­тик мо­гут на­хо­дить­ся чёр­ные ды­ры мас­сой по­ряд­ка 108 масс Солн­ца, а звёз­ды мас­сой боль­ше 3 масс Солн­ца мо­гут за­кан­чи­вать свою эво­лю­цию гра­ви­та­ци­он­ным кол­лап­сом. По­верх­ность $r=r_g$ – го­ри­зонт со­бы­тий – ог­ра­ни­чи­ва­ет об­ласть про­стран­ст­ва, от­ку­да не мо­гут вы­хо­дить час­ти­цы и лу­чи све­та, столь сильнó грави­тац. при­тя­же­ние.

В 1973 С. Хо­кинг по­ка­зал, что, ком­би­ни­руя за­ко­ны ОТО с прин­ци­па­ми кван­то­вой тео­рии по­ля, мож­но прий­ти к вы­во­ду, что чёр­ные ды­ры «ис­па­ря­ют­ся», по­сте­пен­но те­ряя энер­гию в ре­зуль­та­те ро­ж­де­ния час­тиц, пре­им. без­мас­со­вых. Фак­ти­че­ски этот про­цесс ло­ка­ли­зо­ван в не­ко­то­рой об­лас­ти вне го­ри­зон­та со­бы­тий и не про­ти­во­ре­чит не­воз­мож­но­сти вы­хо­да час­тиц из чёр­ной ды­ры. Для чёр­ных дыр мас­сой по­ряд­ка мас­сы Солн­ца и боль­ше этот эф­фект чрез­вы­чай­но мал, од­на­ко он мо­жет стать боль­шим для мик­ро­ско­пич. чёр­ных дыр, ко­то­рые в прин­ци­пе мог­ли об­ра­зо­вать­ся в ран­ней Все­лен­ной и со­хра­нить­ся как ре­лик­то­вые объ­ек­ты (что до сих пор не под­твер­жде­но на­блю­де­ния­ми). Это по­ро­ж­да­ет про­бле­му на­ру­ше­ния ко­ге­рент­но­сти в кван­то­вой тео­рии по­ля. Ре­ше­ние этой про­бле­мы, ве­ро­ят­но, свя­за­но с кван­то­вой гра­ви­та­ци­ей, при­ро­да ко­то­рой по­ка не впол­не яс­на (см. Кван­то­вая тео­рия тя­го­те­ния). Од­на­ко в тео­рии су­пер­струн, пре­тен­дую­щей на роль та­кой тео­рии, эта про­бле­ма на­хо­дит своё ре­ше­ние.

ОТО пред­ска­зы­ва­ет так­же су­ще­ст­во­ва­ние гра­ви­та­ци­он­ных волн и их из­луче­ние при дви­же­нии тя­го­тею­щих масс. От­кры­тие двой­но­го пуль­са­ра PSR B1913+16 в 1974 по­зво­ли­ло на­чать кос­вен­ные на­блю­де­ния гра­ви­тац. из­лу­че­ния по из­ме­не­нию па­ра­мет­ров ор­би­ты, ко­то­рое дос­тиг­ло боль­шой точ­но­сти и на­хо­дит­ся в со­гла­сии с пред­ска­за­ния­ми ОТО. Пря­мые экс­пе­ри­мен­ты по по­ис­ку гра­ви­тац. волн с по­мо­щью ла­зер­ных ин­тер­фе­ро­мет­ров ока­за­лись ус­пеш­ны­ми: 11.2.2016 груп­па учё­ных, ра­бо­таю­щих в про­ек­те LIGO (США), зая­ви­ла об об­на­ру­же­нии 14.9.2015 гра­ви­тац. волн. По их рас­чё­там, гра­ви­тац. вол­ны воз­ник­ли в ре­зуль­та­те слия­ния двух чёр­ных дыр мас­сой в 29 и 36 раз боль­ше мас­сы Солн­ца ок. 1,3 млрд. лет на­зад. Пла­ни­ру­ет­ся изу­че­ние пер­вич­ных гра­ви­та­ци­он­но-вол­но­вых воз­му­ще­ний в ран­ней Все­лен­ной, со­об­ще­ния об об­на­ру­же­нии ко­то­рых груп­па BICEP2 опуб­лико­ва­ла в 2013, но эти дан­ные бы­ли позд­нее оп­ро­верг­ну­ты.

В нач. 21 в. поя­вил­ся ин­те­рес к аль­тер­на­тив­ным тео­ри­ям Т., свя­зан­ный с раз­ви­ти­ем на­блю­да­тель­ной кос­мо­ло­гии, по­ка­зав­шей, что на­блю­дае­мая (све­тя­щая­ся) ма­те­рия в кос­мо­се со­став­ля­ет лишь ма­лую часть всей ма­те­рии. Бóль­шая часть скры­ва­ет­ся в не­ре­ля­ти­ви­ст­ской (тём­ная ма­те­рия) и в ульт­ра­ре­ля­ти­ви­ст­ской (тём­ная энер­гия) фор­мах. Аль­тер­на­тив­ным объ­яс­не­ни­ем этих на­блю­де­ний мо­жет быть не­спра­вед­ли­вость ОТО на кос­мо­ло­гич. мас­шта­бах и при сверх­вы­со­ких энер­ги­ях. В ка­че­ст­ве аль­тер­на­ти­вы рас­смат­ри­ва­ют­ся так­же ска­ляр­но-тен­зор­ные тео­рии, тео­рии с мас­сив­ным гра­ви­то­ном, тео­рии с до­пол­нит. из­ме­ре­ния­ми, тео­рии с не­ми­ним. гра­ви­тац. свя­зью и др. Но­вые мо­де­ли гра­ви­та­ци­он­но­го взаи­мо­дей­ст­вия пред­ска­зы­ва­ют­ся тео­ри­ей су­пер­струн, дру­гие рас­смат­ри­ва­ют­ся как фе­но­ме­но­ло­ги­че­ские. Од­на из та­ких мо­де­лей пред­по­ла­га­ет, что на ма­лых рас­стоя­ни­ях гра­ви­та­ция ста­но­вит­ся мно­го­мер­ной и силь­ной (со­от­вет­ст­вую­щей план­ков­ской энер­гии), но её на­блю­дае­мая сла­бость обу­слов­ле­на тем, что осн. часть си­ло­вых ли­ний ухо­дит в до­пол­нит. из­ме­ре­ния. Эта тео­рия пред­ска­зы­ва­ет воз­мож­ность ро­ж­де­ния чёр­ных дыр на ус­ко­ри­те­лях. По­иск та­ко­го про­цес­са ве­дёт­ся на Боль­шом ад­рон­ном кол­лай­де­ре, но по­ка не увен­чал­ся ус­пе­хом.

Лит.: Зель­до­вич Я. Б., Но­ви­ков И. Д. Тео­рия тя­го­те­ния и эво­лю­ция звезд. М., 1971; Галь­цов Д. В. Час­ти­цы и по­ля в ок­ре­ст­но­сти чер­ных дыр. М., 1986; Хо­кинг С., Пен­ро­уз Р. При­ро­да про­стран­ст­ва и вре­ме­ни. СПб., 2014.

Вернуться к началу