«Отрицательное давление», противодействующее гравитации?

Представьте, что у вас есть газовый шар размером со звезду, который находится в равновесии, т. е. давление газа точно уравновешивает направленную внутрь гравитационную силу. Теперь представьте, что вы сжимаете газ. Это имеет два эффекта:

Первый очевидный эффект заключается в том, что сжатие газа увеличивает давление, поэтому результатом является направленная наружу сила, и если мы прекратим сжимать газ, мы ожидаем, что он снова расширится. Это стандартный закон Бойля, которому мы все учились в школе.

Второй эффект вытекает из общей теории относительности. Сжимая газ, мы выполнили над ним работу, поэтому газ/звезда теперь имеет больше энергии, чем раньше. Но в ОТО энергия вызывает искривление точно так же, как и масса. На самом деле тензор энергии напряжения не делает различий между массой и энергией - он использует одно значение плотности массы/энергии по знаменитой формуле$E = mc^2$чтобы приравнять два. Таким образом, сжимая газ, мы увеличили кривизну пространства-времени, вызванную звездой, и тем самым усилили ее гравитационное поле.

В большинстве случаев увеличение гравитации, вызванное давлением, незначительно, и давление оказывает ожидаемый нами эффект, т. е. заставляет звезду расширяться. Однако в экстремальных случаях, таких как коллапс нейтронной звезды, упомянутый Крисом в его комментарии, гравитационный эффект давления преодолевает его влияние на расширение и давление, а затем способствует коллапсу.

Темная энергия совсем другая. Я начал с того, что указал, что, сжимая газ и увеличивая давление, мы совершаем работу над газом/звездой, и это способствует ее гравитации. Если вы возьмете какую-то область вакуума, содержащую только темную энергию, и сожмете ее, темная энергия действительно воздействует на вас, т.е. энергия сжатого пространства уменьшится. Это то, что мы подразумеваем под отрицательным давлением. Из-за этой темной энергии она не может вызвать притяжение так, как это может сделать давление.

Следует различать две вещи: само давление и создаваемую им гравитацию. Во-первых, почему он создает некоторую гравитацию? Потому что энергия делает. Нас тянет вниз не масса Земли, а энергия этой массы,$E=mc^2$, что делает нас тяжелыми и не летает, а ходит.

И энергия делает это косвенно. Во-первых, оно создает, «излучает» гравитационное поле, а затем это гравитационное поле говорит нам, куда нас притягивает. Это отличается от всего, что энергия может сделать с вами напрямую — например, действуя напрямую, энергия может нагреть вас.

И такая же разница имеет место для самого давления (его прямого действия) и его гравитационного воздействия. Например, вы можете потянуть пружину. Тогда ваши руки непосредственно почувствуют его напряжение. А если вы встанете рядом с тем, кто дергает за пружину, вы почувствуете ее косвенное гравитационное воздействие (оно будет меньше в разы$c^{-1}$из нескольких порядков, и оно притянет или оттолкнет вас от источника).

Вот что происходит с Темной Энергией. У него отрицательное давление, и оно могло бы тянуть нас за собой, но мы его не чувствуем. Оно компенсируется - так же, как мы не чувствуем атмосферного давления, так и глубоководные рыбы не чувствуют давления. Но его косвенное гравитационное воздействие все равно остается. И мы наблюдаем это по общему притяжению галактик друг от друга.

Знак гравитационного воздействия находится по знаку обычного гравитационного воздействия наших положительных масс и энергий. Теория должна быть симметрична относительно времени и пространства и подобных временных и пространственных величин. Из-за этого притягивает положительная энергия; положительное давление притягивает; а отрицательное давление, или притяжение, отталкивает.

Поймите, что вы можете сохранить термин «Темная энергия» (= космологическая постоянная), где Эйнштейн первоначально вставил его, в левой части уравнения, и рассматривать его как неотъемлемую часть тензора кривизны. Если это так, то «пустая» ткань пространства-времени не была бы идеально «плоской» (по Минковскому), а имела бы внутреннюю кривизну, смутно похожую на внутренний изгиб вверх бортового прицепа, который изгибается вверх, когда он пуст, чтобы выдерживать более тяжелые грузы. .

Хотелось бы порассуждать, возможно, «отсутствующая полярность» гравитации (отрицательная масса) каким-то образом находится внутри «ткани» самого пространства-времени? Вместо того, чтобы материя обладала обеими полярностями заряда (плюс и минус, подчиняясь принципам «противоположности притягиваются» и «подобное отталкивает подобное»), возможно, вся материя имеет одну полярность массы (плюс), а вся ткань пространства-времени — другую (отрицательную)? Может быть, тоже «подобное притягивает подобное» и «противоположности отталкиваются» с гравитацией?

Может ли ткань пространства-времени, обладающая «материальным свойством» «отрицательной массы», которая отталкивает нормальную массу, соответствовать темной энергии?