Релятивістська теорія гравітації
Релятивістська теорія гравітації (РТГ) — біметрична теорія гравітації, що розвивається в рамках спеціальної теорії відносності (в авторській інтерпретації) і заснована на поданні гравітаційного поля як симетричного тензорного фізичного поля валентності 2 в просторі Мінковського. Воно формує метрику ефективного ріманового простору, який тільки й відчувають інші поля та частки. В останніх версіях стверджується, що теорія містить масивні гравітони. Розробляв академік РАН Анатолій Логунов із групою співробітників[1][2].
Теорія не дуже відома і мало цитується поза російськомовною групою Логунова[3]. Судження групи Логунова стосовно загальної теорії відносності зазнали суттєвої та різнобічної критики.
У низці робіт автори теорії стверджують, що РТГ має такі відмінності від загальної теорії відносності (ЗТВ)[4]:
- Гравітація є не геометричним полем, а реальним фізичним силовим полем у дусі Фарадея — Максвелла, яке описують тензором.
- Гравітаційні явища слід розглядати в рамках плоского простору Мінковського, в якому однозначно виконуються закони збереження енергії-імпульсу та моменту кількості руху. Тоді рух тіл у просторі Мінковського еквівалентний руху цих тіл у ефективному рімановому просторі.
- У тензорних рівняннях для визначення метрики слід враховувати масу гравітона, а також використовувати калібрувальні умови, пов'язані з метрикою простору Мінковського. Це не дозволяє знищити гравітаційне поле навіть локально вибором якоїсь відповідної системи відліку.
- Конуси причинності ефективного ріманового простору повинні скрізь лежати всередині конусів причинності простору Мінковського (принцип причинності РТГ).
Як і в ЗТВ, в РТГ під речовиною розуміють усі форми матерії (включно з електромагнітним полем), за винятком самого гравітаційного поля. Проте густина лагранжіана гравітаційного поля у ній залежить як від метричного тензора , так і від гравітаційного поля , чим вона й відрізняється від ЗТВ, в якій густина лагранжіана залежить лише від метричного тензора ріманового простору [5].
Наслідки з РТГ, як стверджують творці, такі:
- Всесвіт — просторово плоский, однорідний, ізотропний; в ефективній метриці Всесвіт осцилює; прискорене розширення вимагає квінтесенції;
- у Всесвіті (якщо розуміти під ним лише матерію Всесвіту, але не математичні, тобто ідеальні та абстрактні, об'єкти) сингулярностей не існує;
- чорних дір як фізичних об'єктів, передбачених в ЗТВ, не існує — замість них є стабільні зорі з екстремальним червоним зміщенням і радіусом трохи більшим від радіуса Шварцшильда, які фактично не відрізняються від кандидатів у чорні діри (див., однак, Колапсар).
Необхідність альтернативної ЗТВ теорії, на думку Логунова, обумовлена тим, що ЗТВ, як він вважає, непридатна як фізична теорія через ототожнення гравітації з тензором ріманового простору, що призвів до несумісності ЗТВ із фундаментальними законами збереження:
Ейнштейн у ЗТВ ототожнив гравітацію з метричним тензором ріманового простору, але цей шлях призвів до відмови від гравітаційного поля як фізичного поля, і навіть до втрати фундаментальних законів збереження. Саме тому від цього положення Ейнштейна нам слід повністю відмовитися.Оригінальний текст (рос.)Эйнштейн в ОТО отождествил гравитацию с метрическим тензором риманова пространства, но этот путь привёл к отказу от гравитационного поля как физического поля, а также к утрате фундаментальных законов сохранения. Именно поэтому от этого положения Эйнштейна нам необходимо полностью отказаться.— Лекції з теорії відносності та гравітації: Сучасний аналіз проблеми (1987), с. 240 (рос.)
Голландський фізик Тео М. Ньюенхайзен і чеський фізик В. Шпичка висловили думку, що необхідно відмовитися від ЗТВ і перейти на РТГ, оскільки остання, на їхню думку, має низку переваг[6][7].
У свою чергу Томас Ортін, посилаючись на статтю Логунова «Релятивістська теорія гравітації і принцип Маха», схарактеризував «цікавою» критику ейнштейнівського принципу еквівалентності, запропоновану в цій праці[8].
Висновки школи Логунова щодо ЗТВ та точності її передбачень, опубліковані в журналах «Теоретична та математична фізика» та «Успіхи фізичних наук», зазнали істотної й різнобічної критики в наукових колах[9][10][11][12][13][14][15][16]. Лоскутов опублікував статтю у відповідь на критику низки іноземних фахівців щодо точності передбачень.
Проти самої РТГ також наведено аргументи, що зводяться до таких положень:
- РТГ є біметричною теорією, в разі безмасового гравітона еквівалентною так званому польовому трактуванню ЗТВ як надбудови над простором Мінковського[9]: «У релятивістській теорії гравітації… фігурують точно ті самі лагранжіани…, які приводять до рівнянь гравітаційного поля», «математичний зміст РТГ зводиться до математичного змісту ЗТВ (у польовому формулюванні)»[10]. Заперечення: Цей аргумент, на думку Логунова, не враховує як топологічних відмінностей між звичайною польовою моделлю ЗТВ (де топологія рішення не фіксована через локальність рівнянь Ейнштейна) і моделлю РТГ (де фактично постулюється проста топологія простору-часу Мінковського), так і того що всі рівняння РТГ, на відміну від ЗТВ, неусувно містять метричний тензор простору Мінковського. Щодо рівнянь польового трактування та РТГ, Логунов зазначає, що в лагранжіані гравітаційного поля РТГ відсутній член з іншими похідними і в цілому характеризує неспроможною позицію критиків, згідно з якою будь-який розв'язок рівнянь Гільберта — Ейнштейна задовольняє рівняння РТГ .
- У разі масивного гравітона в РТГ застосовується стандартна аргументація проти теорії з масивним гравітоном, заснована на лінійному наближенні: або якесь поле має від'ємну енергію, що призводить до нестабільності будь-якої системи в такій теорії, або теорія не дає правильної ньютонівської границі при переході до маси гравітона, що дорівнює 0, і, отже, безглузда (див. Гравітація з масивним гравітоном). У РТГ виникає перший випадок — компонент гравітаційного поля зі спіном 0 має від'ємну енергію. Заперечення: На захист РТГ Лоскутов спробував показати, що з урахуванням поширення гравітаційного випромінювання в ефективному рімановому просторі гравітаційне випромінювання системи тіл стає додатно визначеним[17]. У свою чергу Логунов зі співробітниками вважають, що в РТГ відсутні «духові» стани (або від'ємна енергія) за дотримання принципу причинності РТГ.
- Додаткові рівняння РТГ у разі безмасового гравітона являють собою лише координатні умови: «Весь набір рівнянь РТГ у термінах метрики викривленого простору-часу можна звести до рівнянь Ейнштейна плюс гармонійна координатна умова, яку так успішно використовував Фок»[10]. Заперечення: Як вважає Логунов, додаткові рівняння РТГ не мають стосунку до координатних умов у ЗТВ, оскільки дані рівнянь в РТГ, на відміну від ЗТВ, є універсальними та загальноковаріантними. Розв'язки Фока, у свою чергу, не задовольняють принцип причинності РТГ.
- Наведені вище наслідки з РТГ в разі безмасового гравітона є лише наслідком неточностей: неіснування чорних дір — наслідком неможливості покрити однією координатною картою, еквівалентною простору-часу Мінковського, простір-час об'єкта, що колапсував у чорну діру (згадана відмінність у топології розв'язків); космологічних передбачень — наслідком прийнятих координатних умов. Більш того, в разі безмасового гравітона висновок РТГ про ізотропність всесвіту виявляється недійсним, коли принцип причинності РТГ відкидає висновок теорії, позбавляючи його фізичного змісту[14].
- Авторський виклад деяких питань класичної СТВ
- Логунов А. А. Лекції з теорії відносності та гравітації: Сучасний аналіз проблеми = Лекции по теории относительности и гравитации: Современный анализ проблемы.. — М. : Наука, 1987. — 272 с.
- Логунов А. А. Лекції з теорії відносності = Лекции по теории относительности. — М. : Наука, 2002. — 175 с. — ISBN 5-02-006236-7.
- Виклад РТГ
- Логунов А. А., Мествиришвили М. А. Релятивістська теорія гравітації = Релятивистская теория гравитации. — М. : Наука, 1989. — 304 с.
- Логунов А. А. Релятивістська теорія гравітації = Релятивистская теория гравитации. — М. : Наука, 2006. — 253 с. — ISBN 5-02-035510-0.
- ↑ Логунов А. А., Мествиришвили М. А. Релятивистская теория гравитации. — М. : Наука, 1989. — 304 с.
- ↑ Логунов А. А. Релятивистская теория гравитации. — М. : Наука, 2006. — 253 с. — ISBN 5-02-035510-0.
- ↑ Так, релятивістську теорію гравітації не згадано в огляді теорій масивної гравітації.de Rham C.. Massive Gravity // Living Reviews in Relativity. — 2014. — Vol. 17, no. 7 (3 October). — arXiv:1401.4173. — Bibcode: . — DOI: .
- ↑ Логунов А. А., Мествиришвили М. А.. Тензор энергии-импульса материи как источник гравитационного поля // Теоретическая и математическая физика. — 1997. — Т. 110, вип. 1 (3 жовтня). — С. 5—24. — Bibcode: . — DOI: .
- ↑ Логунов А. А. Лекции по теории относительности и гравитации. Современный анализ проблемы. — М. : Наука, 1987. — 272 с.
- ↑ The Relativistic Theory of Gravitation and its Application to Cosmology and Macroscopic Quantum Black Holes [Архівовано 2014-07-14 у Wayback Machine.], Th. M. Nieuwenhuizen, AIP Conf. Proc. 962, 149 (2007).
- ↑ Bose–Einstein condensed supermassive black holes: A case of renormalized quantum field theory in curved space–time [Архівовано 2015-09-24 у Wayback Machine.], Theo M. Nieuwenhuizen, V. Špička, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, Volume 42, Issue 3, January 2010, Pages 256—268.
- ↑ Tomás Ortín, Gravity and Strings, Cambridge University Press, 2015 (2nd edition), с. 126 / под Ref. [899] у цитованій праці є посилання на A. A. Логунов, Релятивистская теория гравитации и принцип Маха [Архівовано 2015-05-30 у Wayback Machine.] // Физика элементарных частиц и атомного ядра, 1998, ТОМ 29, ВЫП. 1.
- ↑ а б Зельдович Я. Б., Грищук Л. П. Тяготение, общая теория относительности и альтернативные теории // Успехи физических наук. — 1986. — Т. 149, № 4 (3 жовтня). — С. 695—707. — ISSN 1996-6652. — DOI: . Архівовано з джерела 25 жовтня 2014. — С. 704.
- ↑ а б в Зельдович Я. Б., Грищук Л. П. Общая теория относительности верна! // Успехи физических наук. — 1988. — Т. 155, № 3 (3 жовтня). — С. 517—527. — ISSN 1996-6652. — DOI: . Архівовано з джерела 8 вересня 2015. — С. 521, 524.
- ↑ Ichinose S., Kaminaga Y.. Inevitable ambiguity in perturbation around flat space-time // Physical Review D. — 1989. — Т. 40 (3 жовтня). — С. 3997—4010. — Bibcode: . — DOI: .
- ↑ Феррари Х. А. Об однозначности предсказаний общей теории относительности // Теоретическая и математическая физика. — 1990. — Т. 83, вип. 3 (3 жовтня). — С. 462—463. — Bibcode: . — DOI: .
- ↑ Чермянин С. И.. Однозначность предсказаний в общей теории относительности // Успехи физических наук. — 1990. — Т. 160, № 5 (3 жовтня). — С. 127—131. — Bibcode: . — DOI: . Архівовано з джерела 14 жовтня 2013.
- ↑ а б Л. П. Грищук. Общая теория относительности — знакомая и незнакомая // УФН. — 1990. — Т. 160, вип. 8 (3 жовтня). — С. 147—160. — ISSN 1996-6652. — DOI: . Архівовано з джерела 14 липня 2014.
- ↑ Lo C. Y.. Einstein's Radiation Formula and Modifications to the Einstein Equation // Astrophysical Journal. — 1995. — Т. 455 (3 жовтня). — С. 421. — Bibcode: . — DOI: .
- ↑ Гинзбург В. Л., Ерошенко Ю. Н.. Еще раз о принципе эквивалентности // Успехи физических наук. — 1995. — Т. 165, № 2 (3 жовтня). — С. 205—211. — Bibcode: . — DOI: . Архівовано з джерела 17 серпня 2013.
- ↑ Лоскутов Ю. М.. Положительная определенность интенсивности гравитационного излучения в теории гравитации с ненулевой массой гравитона // Теоретическая и математическая физика. — 1996. — Т. 107 (3 жовтня). — С. 323—343. — Bibcode: . — DOI: .