음의 질량을 가진 아인슈타인 방정식

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양의 질량만을 가지고 아인슈타인 방정식은 다음과 같다:
(95)

S = c T

여기서 S는 기하학적 텐서이고 T는 "에너지-물질" 텐서이다. 우리는 r(물질 밀도)와 p(압력)가 명백히 나타나는 형태로 표현할 수 있다. 고전적 상대성 이론에서는 두 값 모두 양수이다.

이제 양의 질량에 의해 기여하는 r+와 p+를 부르자. 이 양의 양의 질량에 기반한 양의 양의 질량으로 구성된 텐서를 T+라고 부르자.

음의 질량 밀도 r- < 0과 음의 압력 p- < 0, 음의 질량에 의해 발생하는 것은 텐서 T-를 만들어낸다.

그러면 대응하는 장 방정식은 다음과 같이 된다:

(96) S = c (T+ + T-)

현재 천문학과 우주론에서 해결되지 않은 문제들

이 두 분야에는 많은 해결되지 않은 문제가 있다. 여기서 우리는 천문학과 우주론의 전체적인 역사에 대해 언급하지는 않을 것이다. 스펙트로스코피 방법과 도플러 효과 측정을 결합하여 별의 광구대의 화학적 구성과 온도에 대한 중요한 데이터를 얻었다.

표준 천체로 사용되는 펄세이드를 통해 수십백만 광년까지의 거리를 평가할 수 있다.

미분기하학 도구는 우주론(장 방정식, 메트릭)에 대한 새로운 통찰을 제공했고 적색편이 현상과 우주배경복사의 원인을 설명했다.

핵물리학은 별의 기원, 작동 및 진화에 대한 모델을 생성했다(그러나 이전 섹션에서 보았듯이 태양 중성자선 부족은 이러한 별 모델에 대해 심각한 문제를 제기한다).

핵물리학은 우주에서 초기 헬륨의 존재와 상대적 풍부도를 설명한다.

하지만:

• 우리는 은하의 역학을 설명하는 이론적 모델이 없다. 이 분야에서 우리의 접근법은 여전히 완전히 경험적이다.

• 은하가 어떻게 형성되는지, 왜 특정한 질량을 가지는지, 시간에 따라 어떻게 진화하는지 모르고 있다. 나선 구조는 완전히 이해되지 않았으며, 그 실제 원인은 여전히 논쟁 중이다.

• 모든 은하가 수십억 년 전에 폭발했어야 한다(결여 질량 효과). 회전 곡선은 높은 주변 속도를 가지며 여전히 미스터리이다.

• 은하단에 대한 동일한 결여 질량 문제.

• 많은 은하가 매우 불규칙하다. 수년 전, 영국의 천문학자 제임스 진은 다음과 같이 말하곤 했다:

"우리가 이러한 왜곡된 패턴을 보면, 강력하고 완전히 알려지지 않은 힘이 그 원인이라는 생각을 떨칠 수 없다." * * - 이는 허블 상수 측정과 우리 은하의 가장 오래된 별(예: 허클리우스 은하단과 같은 구형 은하단에 속하는 별들)의 추정된 나이를 비교하여 우주의 나이와 관련된 문제일 수 있다.

• 우주의 VLS(매우 큰 구조)는 여전히 해결되지 않은 문제이다. 은하가 1억 광년에 달하는 큰 공허지역 주변에 어떻게 배열되는지 모르고 있다.

• 퀘이사의 에너지 원천은 여전히 알려지지 않았다.

• 할턴 아프는 허블의 법칙을 위반하는 수많은 은하 시스템을 발견했다.

• "감마선 폭발"의 본질: 알려지지 않음.

• 중성자성은 예측되었고 수백 개가 발견되었다. 이 모델은 임계 질량을 가지며, 약 2.5개의 태양 질량이다. 이보다 더 큰 질량을 가진 중성자성은 존재할 수 없으며, 내부 압력이 중력과 균형을 이룰 수 없기 때문에 물체가 붕괴할 것이다.

이러한 조건은 우주 어느 곳에선가 존재해야 한다. 예를 들어, 두 개의 중성자성의 융합 결과이다. "전통적인 답"은 "일반적인 블랙홀"이다. 일부 천문학자들은 이러한 물체로 모든 현상을 "설명"한다. 거대한 블랙홀은 은하 중심이나 은하단 중심에 "필요하다". 이들은 QSO 현상을 "설명"한다. 거의 모든 것을 "설명"한다.

그러나 직접적인 관측은 매우 드물다. 왜 그렇게 적은 후보자들이 있는가?

물체가 실제로 존재하면, 시간이 지나면 천문학자들은 많은 것을 찾는다. 예: 초신성, 회전하는 중성자성(펄서). 왜 블랙홀 후보자들이 그렇게 적은가?

또한, 블랙홀의 기하학은 두 번째 항이 0이 될 때, 즉 T = 0일 때 아인슈타인 방정식의 해이다. 이는 이 해가 에너지-물질이 존재하지 않는 우주의 일부를 설명한다는 것을 의미한다. 장 방정식은 다음과 같이 단순화된다:
(97)

S = 0

• 표준 모델로 돌아가자. 초기 우주(우주배경복사로 나타나는)가 왜 그렇게 균일한가? 모델에 따르면 초기에는 우주의 입자들이 상호작용할 수 없었는데, "수평선" ct가 평균 거리보다 작았기 때문이다. 그렇다면 오늘날 관측되는 놀랄만큼 균일한 우주배경복사의 원인은 무엇인가?

• "시간"이 "t=0" 근처에 무엇인가? 이 질문은 의미가 있는가?

과거로 거슬러 올라가면, 물리학자들은 고에너지 상태에 도달하고, 그들이 마주치는 문제들은 현재 고에너지 물리학의 위기와 유사하다:

- 우리는 무엇을 말하고 있는가? - 아인슈타인 방정식이 표준 모델을 지지하지만, 전자기 현상을 고려하지 않는다는 것을 누가 알겠는가? 중력과 빛 이론 사이의 연결은 아직 확립되지 않았다. 양자 세계와 중력 간의 동일한 간극(중력자란 무엇인가?)이 여전히 존재한다.

50년간의 무물리학

이 제목은 매우 도발적이다. 현재의 기술적 진보는 매우 인상적이다. 이론 물리학자들은 "모든 것을 설명하는 이론"(TOE)을 꿈꾼다. 양자역학의 성공은 연구자들을 속이었다. 입자의 질량을 예측할 수 있는 방법이 없다는 것을 알고 있는가? 쿼크 모델은 토레마이우스 체계와 유사하다.

수 세기 전, 토레마이우스는 천체의 궤도를 설명하기 위해 복잡한 원의 시스템을 찾았다. 이는 예를 들어, 일식을 예측하는 데 매우 효과적이었다. 결국 이 모델은 48개의 원을 사용했다. 코페르니쿠스 시대 이전. 스페인의 젊은 왕이 선생님으로부터 토레마이우스 모델을 배웠을 때, 그는 다음과 같이 말했다:

- 하느님께서 모든 것을 창조하시기 전에 나에게 조언을 구하셨다면, 더 단순한 것을 권했을 텐데!

거짓된 것들이 수 세기 동안 효과적으로 작동할 수 있다. 그래서 이전 섹션에서 언급된 태양 중성자선 부족이 매우 흥미로운데, 양자역학은 이를 설명할 수 없기 때문이다. 이는 양자 기계가 처음으로 고장 나는 것이다.

일부는 군 이론을 기반으로 한 초현수 이론을 향해 눈을 돌린다. 초현수 이론의 추종자들은 세계의 모든 것이 10차원의 실체인 "공간"의 다양한 구조와 일치할 수 있다고 생각한다. 1714년, 독일 철학자이자 수학자인 고트프리트 빌헬름 라이프니츠는 자신의 저서 "모나도로지아"에서 비슷한 것을 제안했다. 라이프니츠는 "모든 것이 모나드로 이루어져 있다"고 생각했다. 세계는 모나드의 조직된 시스템이어야 했지만, 그는 자신의 아이디어를 개발하지 못했다.

초현수 추종자들은 현대적인 10차원 모나드를 찾고 있다.

이 모든 것이 아스펜, 콜로라도에서 최근에 열린 컨퍼런스와 같은 컨퍼런스에서 진정한 초현실적인 대화를 일으킨다. 1996년 1월판 과학미국지의 기자 마두시리 무케지가 쓴 "모든 것을 설명하다"라는 제목의 기사에서 보도했다.

10차원 우주를 정리하는 이 마법 같은 물체를 찾기 위해, 일부는 "별이 뚫린 구체", "벡터로 가득한 돼지", 또는 "털이 많은 나방", "5차원 막"(런던의 임페리얼 칼리지의 뎀프)을 말한다. 이 막은 "소시지의 껍질처럼 스스로를 굴릴 수 있다."

캘텍의 슈바르츠(이 이론의 선구자 중 한 명)는 추가로 말했다: "나는 트럭 운전사가 되었어야 했어!"

다른 이들은 "질량이 0인 블랙홀"을 언급한다.

시카고 대학의 제프리 A. 하비는 소리쳤다:

"그것은 당신의 블랙홀이 질량이 0이라는 뜻인가? 빛의 속도로 움직이는가?"

"아니, 아무것도 없고, 운동량도 없다." 캘리포니아 대학교 산타바바라의 가리 T. 호로위츠가 대답했다.

"아, 헛소리!" 스탠퍼드의 레너드 수스킨드였다.

"그곳엔 에너지도, 운동량도 없어! 아무것도 없어!" 하비가 항의했다.

스트로밍거: "우주의 일부 영역에서는 작은 방울의 형태로 공간이 존재할 수 있다. 이 방울 속에서 블랙홀은 줄로 변하고, 반대로 줄은 블랙홀로 변한다. 우리의 환경에서는 이 작은 방울들이 가상의 우주를 항해하는 것처럼 보일 수 있다. 이 가상의 우주는 관측되기 전에 즉시 사라지기 때문에 극히 짧은 시간 동안만 존재할 것이다."

수스킨드: "나는 개인적으로 이 것이 엄청난 헛소리라고 생각한다."

1986년, 누군가 연구자에게 "모든 것을 설명하는 이론"을 7단어로 요약해 달라고 요청했고, 그는 다음과 같이 대답했다:

• 오, 주님, 왜 당신은 나를 버리셨습니까?

이 모든 것은 흥미롭지만, 우리가 볼 수 있듯이 끝나지 않았다. 물리학 역사상 이보다 더 큰 혼란을 일으킨 이론은 없었다. 매일 10개의 논문이 이 주제에 대해 발표되고 있다. 그리고 우리는 산이 쥐를 낳을지, 쥐가 산을 낳을지 말할 수 없다.