Российский физик починил причинно-следственные связи в нелокальной гравитации

Российский физик из Физического института имени Лебедева Андрей Барвинский, по его собственным словам, сумел решить вопрос о нарушении причинности в нелокальной теории гравитации. Препринт статьи Барвинского опубликован на сайте arXiv.org, а его краткое изложение с пояснениями автора приводит ФИАН-информ.

В 90-х годах прошлого века две группы астрофизиков под руководством Сола Перлмуттера, Брайана Шмидта и Адама Рисса, изучая сверхновые типа Ia, открыли, что Вселенная не просто расширяется, а расширяется с ускорением. За свое открытие они получили Нобелевскую премию по физике в 2011 году. В настоящее время существует модификация общей теории относительности, которая позволяет формально объяснить это расширение путем добавления в уравнения так называемого лямбда-члена (известного также как космологический), в некотором смысле отвечающего загадочной темной энергии.

Одним из аргументов противников такой модифицированной теории является тот факт, что этот дополнительный член отличается от остальных на десятки порядков, что, с точки зрения некоторых ученых, противоестественно. Из этих соображений в настоящее время разрабатываются альтернативные теории гравитации, которые несколько отличаются от теории относительности и позволяют уменьшить «противоестественную» разницу.

Нелокальные теории гравитации — класс таких альтернативных теорий, представляющих собой существенную модификацию общей теории относительности. Слово «нелокальные» в названии означает, что на значение поля в данной точке пространства влияют изменения в любой точке этого же пространства-времени или, как говорят физики, взаимодействие носит дальнодействующий характер. Как следствие, может нарушаться причинно-следственная связь — на значение поля могут влиять значения поля в будущем.

Барвинскому удалось ограничить это воздействие из будущего, введя в уравнения запаздывание. Главной трудностью при таком добавлении было получить непротиворечивую работающую теорию. «Техника, которая позволяет непротиворечивым образом построить такую нелокальную теорию поля, называется техникой Швингера-Келдыша», — приводит слова Барвинского ФИАН-информ. По словам физика, в результате он смог повысить порядок космологического члена до порядка средней плотности материи в космическом пространстве.

Нелокальная гравитация является далеко не единственной известной модификацией общей теории относительности. Так, в 2010 году работающие в Оксфорде чилийские физики Максимо Банадос и Педро Ферейра предложили свой вариант теории, который они назвали теорией «вдохновленной Эддингтоном гравитации» — Eddington’s inspired gravity. В этой теории модифицированной гравитации отсутствует понятие сингулярности. В сентябре 2011 года был предложен опыт проверки предсказаний такой теории на практике.