"Взяв в качестве проверочного материала черные дыры как реальный объект, исследователи выяснили, что работающая на космологическом уровне и популярная среди физиков теория гравитации (один из подклассов моделей Хорндески) слабо применима к реальному миру", - рассказали в пресс-службе уральского вуза.
За основу следует взять утверждение, что общая теория относительности верна. Об этом свидетельствует полученный в 2015 году и отмеченный Нобелевской премией по физике 2017 года гравитационно-волновой сигнал, доказывающий: черные дыры - существующие объекты, а не гипотетические.
"Однако в современной физике накопилось немало предпосылок к пересмотру общей теории относительности, - отмечают представители УрФУ. - Например, факт ускоренного расширения Вселенной, наличие темной материи и, наконец, невозможность прямого квантования гравитации".
Все известные современной науке фундаментальные взаимодействия описаны на квантовом языке. Все, кроме гравитации. Эти мелкие несоответствия, полагают ученые, указывают на то, что теория относительности является не окончательной теорией гравитации, а лишь одним из приближений к ней.
"Один из простых вариантов такой расширенной теории - предположение, что гравитационная постоянная (фундаментальная физическая величина, одинаковая во времени и во всех точках Вселенной) - не константа, а поле, которое может меняться во времени и в пространстве. Ученые на современном уровне точности не могут измерить это медленно меняющееся поле и только поэтому воспринимают его как константу. Если принять эту гипотезу, то возникает гравитация со скалярным (заданным в каждой точке только одним числом) полем. Так была сформулирована первая и простейшая теория гравитации со скалярным полем - теория Бранса-Дикке. Сегодня класс теорий гравитации со скалярным полем очень широк, такие теории считаются одним из наиболее перспективных путей расширения общей теории относительности", - объясняют и исследователи.
Младший научный сотрудник УрФУ, кандидат физико-математических наук Дарья Третьякова вместе с коллегой из Токийского университета работали с одной из теорий так называемых моделей Хорндески (без необычных параметров материи - например, отрицательной или мнимой массы).
В масштабе, когда Вселенную можно рассматривать как единый объект исследования, модели этого класса хорошо зарекомендовали себя, так как позволяют описать ускоренно расширяющуюся Вселенную без привлечения дополнительных теорий. "Авторы статьи "переместили" модели Хорндески на астрофизический масштаб (масштаб отдельных объектов Вселенной) и установили, что черные дыры (как реально существующие объекты) в тех моделях, что ранее так успешно показали себя в космологии, оказываются нестабильны", - отмечают представители уральского вуза.
Следовательно, эти модели непригодны для описания реальной Вселенной, поскольку принято считать, что черные дыры существуют в космосе и являются вполне стабильными объектами. Ученые предложили способ построения такой моделей Хорндески, которая обеспечила бы стабильность черных дыр в рамках этих теорий.
"Сделан новый шаг в построении новой теории гравитации, отвечающей всем требованиям современной физики. Теперь авторы планируют подвергнуть вновь предложенные модели стандартным тестам: проверить адекватность на космологическом и астрофизическом масштабе", - резюмирует пресс-служба УрФУ.