Разговаривая с исследователями и профессорами на моем физическом факультете, я иногда улавливаю такой подтекст в разговоре об ОТО: как будто некоторые не совсем убеждены в общей теории относительности.
Мне было интересно, есть ли какие-либо космологические наблюдения, которые вообще относительно не удается предсказать?
В качестве гипотетического примера: может быть, какая-то звезда следует по орбите, которая отклоняется от орбиты, предсказанной ОТО.
Я прошел курс по GR, так что у меня есть некоторое базовое понимание предмета.
Возможно, самым известным примером потенциального отказа ОТО являются кривые вращения галактик . Однако это также можно было бы объяснить дополнительной массой ( темной материей ), поэтому пока неясно, как это будет решено. (Похожая ситуация произошла в начале 1900-х годов, когда люди предсказали, что планета Вулкан находится рядом с Меркурием, что объясняет ее аномалию пергелия. Мы знаем, чем это обернулось.)
(Очень грустно, что этот вопрос кажется чрезвычайно эмоциональным, очень нерациональным. Я видел, как люди кричали друг на друга на конференциях о том, верна ли темная материя или закон всемирного тяготения нуждается в корректировке.)
Существуют ли какие-либо космологические наблюдения, которые вообще относительно не удается предсказать?
Нет.
Одна проблема с ОТО заключается в том, что она допускает сингулярности (например, черные дыры, кугельблиц, начальную сингулярность), особенность, которая, по мнению большинства физиков, не может быть правильной. Однако на сегодняшний день не было ни одного наблюдения (например) внутренней части черной дыры, которое опровергало бы эту гипотезу.
С другой стороны, GR прошел все брошенные ему испытания. Почти все альтернативные теории гравитации провалили ту или иную проверку.
«Теория относительности считается самосогласованной, согласуется со многими экспериментальными результатами и служит основой для многих успешных теорий, таких как квантовая электродинамика. Морис Алле и Том ван Фландерн) не воспринимались научным сообществом всерьез, а из-за некачественности многих критических публикаций (обнаруженных в процессе рецензирования) они редко принимались к публикации в авторитетных научных журналах. как и в 1920-х годах, большинство критических работ было опубликовано в небольших издательствах, альтернативных журналах (таких как «Апейрон» или «Галилеанская электродинамика») или на частных веб-сайтах. Следовательно, когда научное сообщество имело дело с критикой теории относительности ,в основном это было в исторических исследованиях.
Однако это не означает, что в современной физике нет дальнейшего развития. Технологический прогресс со временем привел к чрезвычайно точным способам проверки предсказаний теории относительности, и до сих пор она успешно прошла все испытания (например, в ускорителях частиц для проверки специальной теории относительности и с помощью астрономических наблюдений для проверки общей теории относительности). Кроме того, в теоретической области продолжаются исследования, призванные объединить общую теорию относительности и квантовую теорию. Наиболее многообещающими моделями являются теория струн и петлевая квантовая гравитация. Некоторые вариации этих моделей также предсказывают нарушения лоренц-инвариантности в очень малых масштабах » .
Так что я бы сказал, что единственный ее «недостаток» в том, что она еще не объединена с другими теориями, но, поскольку она непротиворечива, на самом деле это не недостаток ОТО.
Проблема вращения галактики наиболее очевидна, но появление компьютеров позволило (на мой взгляд) скрыть ее сложным распределением темной материи. Задача состоит в том, чтобы найти «критическую» аномалию, которую нельзя сфальсифицировать таким образом. Возможные варианты включают: шаровые скопления, которые демонстрируют аналогичную аномалию вращения ( Scarpa et al., 2006 ), но слишком малы, чтобы на них могла влиять темная материя, широкие двойные звезды, которые также демонстрируют аномалию ( Hernandez et al., 2011 ) (очень локальная случаем является Проксима Центавра). Другие полезные аномалии включают аномалии пролета. Обратите внимание, что все эти проблемы возникают при очень низких ускорениях, и я предположил, что в этих условиях GR не работает ( McCulloch, 2012 ).
Поскольку она была проверена на орбитах спутников и в космологических наблюдениях, общая теория относительности подтверждается.
Он терпит неудачу, когда доводит математическую конструкцию до крайности, например: точечные элементарные частицы, как в текущей стандартной модели . Но это провал всех классических теорий, а ОТО — классическая теория.
Для электродинамики загадка бесконечности в потенциале 1/r решается квантовой механикой, т.е. постулированием функций вероятности вместо орбит для атомной теории. Ожидается, что когда гравитация будет квантована, классические вычислительные сингулярности будут разрешены.
Святой Грааль — это объединение всех четырех сил в квантованной математической модели. В настоящее время единственными теориями-кандидатами, которые могут явно разрешить квантование гравитации и внедрение стандартной модели физики элементарных частиц, являются теории струн, которые находятся на стадии исследования.
HDE 226868
Qмеханик