Давней целью физики было связать общую теорию относительности с квантовой теорией и таким образом объединить силы природы. Теории квантовой гравитации, однако, страдают от слабых теоретических основ квантовой физики. Это позволило сомнительным гипотезам, таким как многомировая интерпретация, получить большую респектабельность, чем, возможно, заслуживали. Огромный разрыв между гравитацией и квантовой физикой не мог не затронуть другие области. Стандартная модель (Большого взрыва) с самого начала требовала одного исправления за другим, в то время как в геофизике и астрофизике важные проблемы, такие как конечные причины тектоники плит и внутренняя структура черных дыр, остаются нерешенными.

Я предполагаю, что решение этих проблем исходит из общей теории относительности — или, точнее, ее оптического аналога. Давно известно, что релятивистское отклонение света при прохождении мимо массы математически эквивалентно преломлению света в оптической среде с градиентом плотности. Эта корреляция настолько точна, что ее использовали для изучения таких явлений, как гравитационное линзирование или, в моделях микрочипов, фотосферы черных дыр. Это привело к предположениям, что аналоговая оптическая среда пространства-времени на самом деле является реальной физической средой и что она может объяснять гравитацию.

Как может оптическое пространство-время соединить общую теорию относительности, квантовую физику и космологию в единое целое? В квантовой гравитации гипотетической частицей, обменивающейся массами, является гравитон. Предположим, что гравитоны существуют, потоки гравитонов, которыми обмениваются массы видимой вселенной, немедленно образовали бы космическую среду. Чтобы сделать это оптической средой, просто требуется, чтобы гравитоны обладали по крайней мере некоторыми свойствами с фотонами или виртуальными фотонами. Гравитоны могли бы тогда служить как средством, так и сообщением в гравитации и квантовой физике.

Частицы, по сути, были бы центрами переработки гравитонов, объединяющими множественные потоки гравитонов из удаленных источников в когерентно расположенные исходящие потоки. Гравитоны будут нести информацию о частицах, из которых они произошли, например, об их скорости, поляризации и вращении. Чтобы соответствовать общей теории относительности, энергия в потоке гравитонов, соединяющем две частицы, должна быть равна взаимной гравитационной потенциальной энергии частиц.

Теперь все готово для оптической гравитации. Все волны, включая фотоны и другие гравитоны, преломляются в этом гравитонном пространстве-времени. Применяя интерпретацию оптического импульса Абрахама, фотоны и гравитоны затем передают энергию и импульс оболочкам пространства-времени, связанным с каждой массой видимой вселенной. Космический показатель преломления пространства-времени можно рассчитать, используя оптико-механическую аналогию, а затем использовать для определения скорости потерь. Оказывается, что все волны, включая гравитоны, частично теряют энергию и импульс со скоростью, заданной постоянной Хаббла, H0, или примерно 2 × 10-18 сек–1. Это позволяет нам оценить коэффициент поглощения вещества гравитонами. Из этого можно затем вывести ньютоновскую силу и правильное значение гравитационной постоянной G.

Основной процесс показан на рисунке 1. Два гравитона g1 и g2 из удаленных источников (синие стрелки) проходят мимо двух локальных частиц A и B (красные сферы), каждая из которых окружена градиентами плотности пространства-времени (желтые круги). Гравитон g1 проходит A первым и передает импульс оболочке пространства-времени вокруг A, заставляя A толкаться к B. Следовательно, он слабее, когда проходит мимо B, и поэтому передаст меньший импульс B, чем A. Гравитон g2, наоборот, передает больший импульс B, чем A. Конечным результатом является то, что A и B сближаются под действием силы тяжести (большие белые стрелки).

Сила Хаббла

Оптическая гравитация может глубоко изменить геофизику и астрофизику. На рисунке 1 гравитоны также обмениваются между A и B напрямую (серая полоса). Однако, если A и B находятся относительно близко друг к другу, эти гравитоны когерентно накладываются на локальную пространственно-временную структуру, включающую A и B, и поэтому не вызывают силы отталкивания. Однако, как и все волны, они теряли бы энергию из-за преломления в космической среде. Это приводит к возникновению небольшой силы отталкивания Хаббла, FH (маленькие белые стрелки). Для двух атомов эта сила ничтожно мала по сравнению с импульсами, получаемыми от бесчисленных удаленных гравитонов, и поэтому гравитация легко побеждает.

Однако в плотных объектах, таких как планеты, звезды и черные дыры, силы Хаббла становятся значительными, поскольку такие тела обладают значительной внутренней гравитационной потенциальной энергией, U. Таким образом, они обладают внутренней светимостью Хаббла, заданной LH = –UH0. Я предположил, что глубинные мантийные плюмы, движимые этой энергией, переносят материал высокой плотности от границы ядро-мантия к верхней мантии, где он перекристаллизовывается при более низких плотностях. Это может вызвать расширение верхней мантии, образование гор и небольшое ежегодное увеличение радиуса Земли, о чем сообщили китайские геофизики.

В сверхплотных звездах, таких как белые карлики и нейтронные звезды, светимость Хаббла, по-видимому, близко соответствует их болометрической светимости и, таким образом, заменит разнообразные и загадочные механизмы нагрева, которые были предложены для этих объектов. Что касается черных дыр, то моя предварительная работа показывает, что они функционируют по существу как отдельные микровселенные со своей собственной постоянной Хаббла, которая на много порядков больше, чем H0. Энергии, выделяемой внутри черных дыр светимостью Хаббла, по-видимому, ровно достаточно, чтобы предотвратить их коллапс в сингулярность.

Пространство-время расширяется, но Вселенная не расширяется

В космологии связь постоянной Хаббла с оптической гравитацией заменила бы представление о Вселенной, взрывающейся из первичной частицы. Вместо этого непрерывная переработка старых фотонов и гравитонов с красным смещением частицами в новые, более энергичные позволяет создать вечную мобильную вселенную, в которой все физические объекты непрерывно перерабатываются.

Но подождите. Разве замедление времени, наблюдаемое в сверхновых типа 1A, не доказывает, что пространство-время расширяется? Действительно, так оно и есть, но в оптической гравитации это происходит потому, что гравитоны, составляющие отдельный пакет пространства-времени, сами постоянно смещаются в красную сторону на более длинные длины волн. Соответственно, пространственно-временной пакет будет расширяться, и, таким образом, массив фотонов, встроенных в него, также будет расширяться, вызывая наблюдаемое замедление времени.

ИСТОЧНИК