a117

Při hmotách pouze kladných je Einsteinova rovnice:

(95)

S = c
T

kde S je geometrický tenzor a T je
tenzor „energie-hmoty“. Můžeme jej vyjádřit ve formě, kde r
(hustota hmoty) a p (tlak) vystupují explicitně.
V klasické relativitě jsou obě veličiny kladné.

Nyní označme r+ a
p+ příspěvky
způsobené kladnými hmotami. Označme T+
tenzor constructed z těchto veličin.

Záporná hustota hmoty r- <
0 a záporný tlak p-
< 0, způsobené zápornými hmotami, by daly tenzor T-.

Pak odpovídající rovnice pole se stává:

(96)

S = c
(T+ + T-)

Nevyřešené problémy v dnešní astrofyzice a kosmologii.

V těchto dvou oborech je mnoho nevyřešených problémů.
Nebudeme zde připomínat celou historii astronomie a kosmologie.
Spektroskopická metoda, kombinovaná s měřením Dopplerova jevu, poskytla důležité
údaje o chemickém složení a teplotách hvězdných chromosfér.

Cefeidy, používané jako standardy vzdálenosti, umožňují
odhad vzdálenosti až do desítek milionů světelných let.

Nástroje diferenciální geometrie poskytly nový pohled na kosmologii
(rovnicí pole, metrikou) a vysvětlily jev rudého posunu a kosmické
pozadí.

Jaderná fyzika vytvořila hvězdné modely, jak pro jejich
původ, fungování a evoluci (ale viděli jsme v předchozí sekci, že
deficit slunečních neutrín vyvolává vážný problém ohledně těchto hvězdných modelů).

Jaderná fyzika vysvětluje přítomnost a relativní hojnost
prvotního hélia ve vesmíru.

Ale:

• Nemáme teoretický model vysvětlující galaktickou dynamiku.
  V tomto oboru je náš přístup stále plně empirický.

• Neznáme, jak se galaxie formují a proč mají tak
  specifické hmotnosti, ani jak se mění v čase. Spirální struktura není
  skutečně pochopena. Její skutečný původ zůstává sporný.

• Všechny galaxie by měly explodovat před miliardami
  let (efekt chybějící hmoty). Rotace křivky, s velkými periferními rychlostmi,
  je stále záhadou.

• Stejný problém chybějící hmoty u shluků galaxií.

• Mnoho galaxií je velmi nepravidelných. Před lety, britský
  astronom Sir James Jeans říkával:

Když vidíme tak zkreslené vzory, nemůžeme odolat
myšlence, že nějaká mocná skrytá a zcela neznámá síla způsobuje
to.

• Zdá se, že existuje problém s věkem vesmíru,
  z měření Hubbleovy konstanty, porovnán s odhadovaným věkem nejstarších
  hvězd naší galaxie (které patří k kulovým shlukům, jako je shluk Herkules).

• VLS (velmi velké struktury) vesmíru jsou
  stále nevyřešeným problémem. Neznáme, proč se galaxie nacházejí kolem
  velkých prázdnot, 100 světelných let širokých.

• Zdroj energie kvasarů je stále neznámý.

• Halton Arp našel mnoho systémů galaxií, jejichž
  rudé posuny porušují Hubbleův zákon.

• Povaha „gamma záblesků“: Neznámá.

• Neutronové hvězdy byly předpovězeny a mnoho stovek bylo
  nalezeno. Tento model má kritickou hmotnost: asi 2,5 slunečních hmotností. Žádná neutronová
  hvězda nemohla existovat s vyšší hmotností, protože vnitřní tlaková síla by již nedokázala
  vyvážit gravitační sílu, takže by objekt zkolaboval.

Také podmínky musí existovat, někde ve vesmíru.
Například jako výsledek slučení páru neutronových hvězd. „Klasická
odpověď“ je takzvaná černá díra. Někteří astronomové „vysvětlují“
všechny druhy jevů takovými objekty. Obrovské černé díry musí
být přítomny ve středu galaxií nebo ve středu shluků galaxií.
Ony „vysvětlují“ jev QSO. Ony „vysvětlují“ téměř vše.

Ale přímá pozorování vypadají velmi vzácně. Proč tak málo kandidátů?

Když objekt skutečně existuje, po čase astronomové
najdou mnoho. Příklad: supernovy, rotující neutronové hvězdy (pulzary). Proč
tak málo kandidátů na černé díry?

Navíc, geometrie černé díry je řešením
Einsteinovy rovnice, když druhá strana zmizí, když T =
0. Což znamená, že toto řešení popisuje část vesmíru, kde
není přítomna energie-hmota. Rovnice pole se redukuje na:
(97)

S = 0

• Zpět ke standardnímu modelu, proč raný vesmír (jehož
  obraz je dán kosmickým pozadím) vypadá tak homogenně? Z modelu,
  v raném čase, částice vesmíru nemohly interagovat, protože
  „horizont“ ct byl menší než průměrná vzdálenost mezi nimi. Tak,
  co způsobilo dnešní pozorovanou remarkable homogenitu cbr?

• Co je „čas“, blízko „t=0“? Má tato otázka
  jakýkoli smysl?

Krátce zpět k nejvzdálenější minulosti, fyzici dosahují
vysokoenergetických podmínek, a problémy, které potkávají, se zdají být srovnatelné s
dnešní krizí vysokoenergetické fyziky:

- O čem mluvíme?

• Kdo ví, že Einsteinova rovnice, podporující
  Standardní Model, nebere v úvahu elektromagnetický jev? Spojení
  mezi gravitací a teorií světla ještě není zbudováno. Stejný gap mezi
  kvantovým světem a gravitací (co je graviton?).

Padesát let nulové fyziky.

Tento titul se zdá velmi provokativní. Dnešní technologický
pokrok je velmi impozantní. Teoretici fyzici snějí o „Teorii
Všechno“ (TOE).“ Úspěch kvantové mechaniky klame výzkumníky.
Víte, že nemáme způsob, jak předpovědět hmotnosti částic. Model
kvarků vypadá jako Ptolemaiova soustava.

Před stoletími, Ptolemaios našel systém schopný popsat
dráhy planet na nebi, prostřednictvím komplexního systému kruhů. To
bylo velmi efektivní, k předpovědi zatmění, například. Na konci tento model
používal 48 kruhů. Před koperníkovou érou. Když mladý král Španělska se naučil
Ptolemaiovský model od svého učitele, řekl:

- Bože, kdyby Pán se mě zeptal na radu před vytvořením
všeho toho, měl bych doporučil něco jednoduššího!

Falešné věci mohou efektivně fungovat po století. To je
důvod, proč deficit slunečních neutrín, vyvolaný v předchozí sekci, je tak
fascinující: kvantová mechanika nemůže jej vysvětlit. To je úplně první
krát, co se kvantový mechanismus zasekne.

Někteří hledají ve směru teorie superstrun, která
je založena na teorii grup. Muži superstrun si myslí, že vše ve světě
může odpovídat různým strukturám 10-rozměrné entity, „prostoru“.
V roce 1714 německý filosof a matematik Gottfried Wilhelm Leibniz
navrhl něco podobného ve své knize, Monadologia. Leibniz si myslel, že
„vše je tvořeno „monadami“. Svět by měl být nějakým druhem organizovaného
systému monad, ale nemohl rozvinout svou myšlenku.

Muži superstrun hledají svou moderní 10-rozměrnou monadu.

Vše toto dává vznik k skutečně surrealistickým výměnám v
konferencích, jako ta, která nedávno proběhla v Aspen, Colorado. Noviny
Scientific American informovaly v edici z ledna 1996, v článku
nazvaném „Vysvětlení všeho“, od Madhusree Mukerjee, personální spisovatel.

Hledání tohoto magického objektu, který má organizovat 10-rozměrný
vesmír, někteří lidé mluví o „hřebíkovitých sférách“, ježci bradlatými
vektory, nebo „chluhatých housenkách“, membránách s pěti rozměry (Duff, z
Imperial College v Londýně), schopných se zavinout na sebe „jako kůže
sazem“.

Schwarz, z Caltech (jeden z pionýrů teorie),
dodává, „Měl jsem být řidičem kamionu!“

Jiní mluví o „černých dírách s nulovou hmotností“.

Jeffrey A. Harvey, z University of Chicago, vykřikl:

„Znamená to, že vaše černé díry mají nulovou hmotnost?
Pohybuji se rychlostí světla?“

„Ne, nemají nic, žádný hybnost“, Gary T. Horowitz
z University of California at Santa Barbara se obrátí k odpovědi.

„Oh, nesmysl!“ To byl Leonard Susskind ze Stanfordu.

Nemají energii, nemají hybnost – tam není nic!“
Harvey protestuje.

Strominger: „Někde ve vesmíru části prostoru
mohou existovat ve tvaru malých kapiček, do kterých černé díry
by se transformovaly na struny, a naopak. V našem prostředí tyto
malé kapičky by se mohly zdát plavat v virtuálních vesmírech, které
by existovaly po infinitesimální dobu, protože by okamžitě zmizely,
než by mohly být pozorovány.

Susskind: „Osobně si myslím, že je to spousta blbosti.“

V roce 1986 někdo požádal výzkumníka, aby shrnul „Teorii
Všechno“ v sedmi slovech, a on odpověděl:

• Bože, proč jsi mě opustil?

Vše toto je zajímavé, ale není konec, jak vidíme.
Nikdy v historii fyziky tělo teorie dalo vznik k takovým konvulzím
jako nyní, kdy deset článků je publikováno na téma každý den. A
nemůžeme říct, zda hora porodí myš, nebo myš horu.