а117

Только при положительных массах уравнение Эйнштейна имеет вид:

(95)

S = c
T

где S — геометрический тензор, а T — тензор «энергии-материи». Мы можем выразить это в форме, где r (плотность материи) и p (давление) появляются явно.
В классической теории относительности обе величины положительны.

Теперь назовем r+ и
p+ вкладами,
обусловленными положительными массами. Назовем T+ тензором, построенным из этих величин.

Отрицательная плотность массы r- <
0 и отрицательное давление p-
< 0, обусловленные отрицательными массами, дали бы тензор T-.

Тогда соответствующее уравнение поля принимает вид:

(96)

S = c
(T+ + T-)

Нерешенные проблемы сегодняшней астрофизики и космологии.

В этих двух областях существует множество нерешенных проблем.
Мы не собираемся здесь пересказывать всю историю астрономии и космологии.
Спектроскопический метод в сочетании с измерениями эффекта Доплера дал важные
данные о химическом составе и температуре звездных хромосфер.

Цефеиды, используемые как стандарты расстояния, делают возможной оценку расстояний
до десятков миллионов световых лет.

Инструменты дифференциальной геометрии дали новый взгляд на космологию
(уравнение поля, метрика) и объяснили явление красного смещения и космическое
фоновое излучение.

Ядерная физика создала звездные модели — как их происхождения, так и работы и эволюции (но мы видели в предыдущем разделе, что дефицит солнечных нейтрино порождает серьезную проблему для этих звездных моделей
).

Ядерная физика объясняет присутствие и относительное содержание
первичного гелия во Вселенной.

Но:

• У нас нет теоретической модели, объясняющей галактическую динамику.
  В этой области наш подход все еще полностью эмпирический.

• Мы не знаем, как образуются галактики и почему они имеют такие
  конкретные массы, а также как они изменяются во времени. Спиральная структура не
  действительно понята. Ее реальное происхождение остается спорным.

• Все галактики должны были бы взорваться за миллиарды
  лет (эффект недостающей массы). Кривая вращения с большими периферическими скоростями
  все еще остается загадкой.

• Та же проблема недостающей массы в отношении скоплений галактик.

• Многие галактики очень неправильны. Годы назад британский
  астроном сэр Джеймс Джинс говорил:

Когда мы видим такие искаженные картины, мы не можем сопротивляться
идее, что некие мощные глубинные и совершенно неизвестные силы вызывают
это.

• По-видимому, существует проблема с возрастом Вселенной,
  исходя из измерения постоянной Хаббла, по сравнению с оцененным возрастом самых старых
  звезд нашей галактики (которые принадлежат к шаровым скоплениям, как скопление Геркулеса).

• Крупномасштабная структура (VLS) Вселенной все еще является
  нерешенной проблемой. Мы не знаем, почему галактики располагаются вокруг
  больших пустот протяженностью в 100 световых лет.

• Источник энергии квазаров все еще неизвестен.

• Халтон Арп нашел множество систем галактик, красные смещения которых
  нарушают закон Хаббла.

• Природа «гамма-всплесков»: неизвестна.

• Нейтронные звезды были предсказаны, и многие сотни были
  найдены. Эта модель имеет критическую массу: около 2,5 солнечной массы. Ни одна нейтронная
  звезда не могла бы существовать при большей массе, ибо сила внутреннего давления уже не могла бы
  уравновешивать гравитационную силу, так что объект схлопнулся бы.

Такие условия должны существовать где-то во Вселенной.
Например, как результат слияния пары нейтронных звезд. «Классический ответ» — так называемая черная дыра. Некоторые астрономы «объясняют»
такими объектами всевозможные явления. Гигантские черные дыры должны присутствовать в центре галактик или в центре скоплений галактик.
Они «объясняют» явление QSO. Они «объясняют» почти все.

Но прямые наблюдения выглядят очень редкими. Почему так мало кандидатов?

Когда объект действительно существует, через некоторое время астрономы
находят многие. Пример: сверхновые, вращающиеся нейтронные звезды (пульсары). Почему
так мало кандидатов в черные дыры?

Более того, геометрия черной дыры является решением
уравнения Эйнштейна, когда второй член обращается в нуль, когда T =
0. Что означает, что это решение описывает часть Вселенной, где
энергия-материя отсутствует. Уравнение поля сводится к:
(97)

S = 0

• Возвращаясь к стандартной модели, почему ранняя Вселенная (изображение которой
  дается космическим фоновым излучением) выглядит такой однородной? Согласно
  модели, в раннее время частицы Вселенной не могли взаимодействовать,
  ибо «горизонт» ct был меньше среднего расстояния между ними. Так
  что же вызвало наблюдаемую сегодня замечательную однородность cbr?

• Что такое «время» вблизи «t=0»? Имеет ли этот вопрос
  какой-либо смысл?

Возвращаясь к самому далекому прошлому, физики достигают
условий высокой энергии, и проблемы, с которыми они встречаются, по-видимому, сравнимы с
сегодняшним кризисом физики высоких энергий:

- О чем мы говорим?

• Кто знает, что уравнение Эйнштейна, поддерживающее
  Стандартную модель, не учитывает электромагнитное явление? Связь между гравитацией и теорией света еще не построена. Тот же разрыв между
  квантовым миром и гравитацией (что такое гравитон?).

Пятьдесят лет нуль-физики.

Этот заголовок кажется очень провокационным. Сегодняшний технологический
прогресс очень впечатляет. Физики-теоретики мечтают о «Теории
всего» (TOE)». Успех квантовой механики вводит исследователей в заблуждение.
Знаете ли вы, что у нас нет способа предсказать массы частиц. Кварковая
модель выглядит как птолемеевская система.

Века назад Птолемей нашел систему, способную описывать
пути планет на небе через сложную систему окружностей. Это
было очень эффективно, например, для предсказания затмений. В конце концов эта модель
использовала 48 окружностей. До коперниканской эпохи. Когда молодой король Испании узнал
птолемеевскую модель от своего учителя, он сказал:

- Боже, если бы Господь спросил у меня совета перед созданием
всего этого, я порекомендовал бы что-нибудь попроще!

Ложные вещи могут эффективно работать веками. Вот
почему дефицит солнечных нейтрино, упомянутый в предыдущем разделе, так завораживает
: квантовая механика не может его объяснить. Это самый первый раз, когда квантовый
механизм заедает.

Некоторые смотрят в направлении теории суперструн, которая
основана на теории групп. Люди суперструн думают, что все в мире
могло бы соответствовать различным структурам 10-мерной сущности, «пространства».
В 1714 году немецкий философ и математик Готфрид Вильгельм Лейбниц
предложил нечто подобное в своей книге «Монадология». Лейбниц думал, что
«все состоит из монад». Мир должен быть некой организованной
системой монад, но он не смог развить свою идею.

Люди суперструн ищут свою современную десятимерную монаду.

Все это порождает поистине сюрреалистические обмены мнениями на
коллоквиумах, как тот, который недавно состоялся в Аспене, штат Колорадо. Газета
Scientific American сообщила в своем январском номере 1996 года в статье
под названием «Объясняя все» Мадхусри Мукерджи, штатного автора.

В поисках этого магического объекта, предположительно организующего десятимерную
Вселенную, некоторые говорят о «усыпанных шипами сферах», ежах, ощетинившихся
векторами, или «волосатых гусеницах», мембранах с пятью измерениями (Дафф из
лондонского Имперского колледжа), способных сворачиваться в себя «как
кожура сосиски».

Шварц из Калтеха (один из пионеров теории)
добавляет: «Мне следовало бы быть водителем грузовика!»

Другие говорят о «черных дырах с нулевой массой».

Джеффри А. Харви из Чикагского университета воскликнул:

«Это значит, что ваши черные дыры имеют нулевую массу?
Они движутся со скоростью света?»

«Нет, у них ничего нет, нет импульса», — отвечает Гэри Т. Хоровиц
из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.

«О, чушь!» — это был Леонард Сасскинд из Стэнфорда.

«У них нет энергии, нет импульса — там ничего нет!» —
протестует Харви.

Строминджер: «Где-то во Вселенной части пространства
могли бы существовать в форме маленьких капель, входя в которые черные дыры
превращались бы в струны, и наоборот. В нашей среде эти
маленькие капли могли бы, казалось, перемещаться в виртуальных вселенных, которые существовали бы
в течение бесконечно малого периода времени, поскольку они немедленно исчезали бы,
прежде чем их можно было бы наблюдать.

Сасскинд: «Лично я думаю, что это куча дерьма».

В 1986 году кого-то попросили изложить «Теорию
всего» в семи словах, и он ответил:

• О Господи, зачем ты меня оставил?

Все это интересно, но это не конец, как мы видим.
Никогда в истории физики свод теории не вызывал таких конвульсий,
как сейчас, когда по этому предмету публикуется десять статей каждый день. И
мы не можем сказать, родит ли гора мышь или мышь
гору.