Коллектив авторов - Происхождение Вселенной. Как с помощью теории относительности Эйнштейна можно проникнуть в прошлое, понять настоящее и предвидеть будущее Вселенной [litres]

Астрофизик Бернард Хайш из Института внеземной физики имени Макса Планка в Гархинге (Германия) и инженер-электротехник Альфонсо Руэда из Университета штата Калифорния в Лонг Бич (США) поняли, что вакуум взаимодействует с ускоряющимся телом во всем его объеме. Это может породить силу, которая действует в направлении, противоположном движению тела. Они сравнили этот эффект с тем, который возникает при движении заряженных частиц в магнитном поле, когда возникает сила, действующая на движение этих частиц, – сила Лоренца. В нашем случае имеют место электромагнитные взаимодействия с квантовым вакуумом.

Майк Маккаллох из Плимутского университета (Великобритания) полагает, что такие взаимодействия – именно то, что нужно для того, чтобы разрушить принцип эквивалентности. Излучение Унру должно обладать спектром с широким диапазоном длин волн. Для очень маленьких ускорений будет преобладать длинноволновое излучение. Сделайте ускорение действительно очень маленьким, и некоторые волны станут длиннее размера наблюдаемой Вселенной и будут эффективно обрезаться. В соответствии с вычислениями Маккаллоха, проведенными им в 2007 году, полное количество излучения Унру, воспринимаемого телом, будет падать, в результате чего тело будет испытывать меньшую силу противодействия. Таким образом, инерция тела будет уменьшаться, облегчая его движение по сравнению с тем, что предписывается стандартными законами движения Ньютона. Соответственно, связь с гравитационной массой будет ослабевать.

Сложность этой идеи заключается в том, что ее трудно проверить. В окрестности Земли с ее сильным полем тяготения не так-то легко воспроизвести малые ускорения, нужные для наблюдения такого эффекта. Однако во Вселенной есть места, где можно увидеть действие малых ускорений, а именно в среде с низкой гравитацией, например на краю галактики. И действительно, рассматривая аномальные движения в большинстве спиральных галактик, Маккаллох предположил, что этот механизм может также объяснить еще одну загадку, терзающую умы астрофизиков – тайну темной материи.

Справедливости ради следует сказать, что эти идеи не совершили переворота в науке. Когда Хайш и Руэда предложили свой механизм, им удалось убедить НАСА в необходимости спонсирования дальнейших исследований. Кроме того, дуэту ученых удалось привлечь частные инвестиции в размере двух миллионов долларов. Но в дальнейшем денежный ручей и интерес к исследованиям иссякли, так как разработчики идеи не смогли предсказать, как именно можно проверить действие эффекта.

В 2010 году три бразильских астронома под руководством Виторио Де Лоренси из Федерального университета в Итажуба предложили провести новое испытание. Если использовать вращающийся диск, для того чтобы нейтрализовать ускорения, возникающие вследствие вращения Земли и ее движения в космическом пространстве, на крохотных ускорениях инерция диска понизится, и он будет вращаться быстрее, чем следует из законов Ньютона. Несмотря на то что проведение эксперимента требует сравнительно небольших затрат, пока не нашлось желающих вкладывать свои ресурсы в этот проект.

Тупиковая ситуация, связанная с принципом эквивалентности, по-прежнему ждет своего разрешения. Либо кто-то проведет решающий эксперимент, разоблачающий принцип эквивалентности, либо теоретически будет доказана его несостоятельность. Если гравитационная масса – то же самое, что и инертная масса, только под другой личиной, тогда действительно гравитация – всего лишь иллюзия, возникающая в искривленном пространстве, как она и трактуется в общей теории относительности. И тогда квантовые теории гравитации, включая струнные теории, могут быть водружены на жертвенный алтарь.

Когда Эйнштейн в 1916 году завершил работу над общей теорией относительности и пристально посмотрел на свои уравнения, он получил неожиданное «послание»: Вселенная расширяется. Эйнштейн не поверил этому, он не мог себе представить, чтобы материальный мир съеживался либо раздувался в размерах, и поэтому он проигнорировал вывод, следовавший из уравнений. Но через 13 лет Эдвин Хаббл нашел явное доказательство расширения Вселенной. Так Эйнштейн упустил возможность сделать самое сенсационное предсказание в истории науки.

Как же получилось, что уравнения Эйнштейна «знали» о расширении Вселенной, а сам Эйнштейн – нет? Если математика, являющаяся изобретением человеческого мозга, не что иное, как язык, с помощью которого мы описываем окружающий мир, как из нее может возникнуть нечто, превышающее наши исходные предпосылки? «Трудно избежать впечатления, что иначе, чем чудом, это не объяснить» – писал физик Юджин Вигнер в 1960 году.