Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 14.12.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Темная материя и темная энергия, новые теории существования

shortstoryf

Пара математиков из университета Индианы в США и университета Сычуани в Китае предложила объединенную теорию существования темной материи и темной энергии, которая дополняет уравнения Эйнштейна, описывающие основные принципы гравитации.

Шоухонг Ван, преподаватель в отделе математики университета Индианы, и Тиан Ма, преподаватель в университете Сычуани, предполагают, что закон сохранения энергии и импульса в пространстве-времени имеет смысл только в том случае, когда материя, темная материя и темная энергия рассматриваются вместе. Они считают, что учитывая лишь одну только материю, закон сохранения энергии не действует.

С помощью методик изучения искривления пространства-времени, которые использовал Эйнштейн в уравнениях гравитационного поля, исследователи пришли к выводу, что описание существования темной материи, которая составляет 95 процентов вселенной, требует вывода новых уравнений. Новые исследования должны принимать во внимание новый тип энергии, возникающиц из-за неоднородного распределения материи во вселенной.

Искривление пространства-времени, наряду с новым потенциальным полем, представляющим новую плотность энергии, должны сформировать фундамент для новых уравнений гравитационного поля.

«Много ученых придумали различные теории появления темной энергии.  К сожалению природа темной энергии до сих пор остается самой глубокой тайной в космологии и астрофизике. Так же она считается наиболее нерешенной проблемой в теоретической физике. Другая тайна нашей вселенной заключается в том, что она содержит намного больше материи, чем должно было образоваться в звездах. Недостающую массу называют темной материей, и несмотря на попытки ее обнаружить, тайна остается неразгаданной, и даже появляются новые вопросы.»

— Шоухонг Ван.

Исследователи утверждают, что тензор энергии-импульса обычной материи непостоянен, как это сейчас принято. А новые уравнения гравитационного поля должны следовать из принципов эквивалентности, Общей теории относительности и лагранжевой динамики. Ван уточняет, что новые данные исследований являются уникальными в связи с тем, что показывают, что закон сохранения тензора энергии-импульса не действует при рассмотрении только лишь обычной материи.

«Когда Эйнштейн развивал свою теорию, темная энергия и темная материя еще не были обнаружены. Таким образом становится ясно, что он мог исследовать ее только используя закон о сохранении энергии и импульса обычной материи. Различие между новыми уравнениями поля и уравнениями Эйнштейна заключается в том, что в новых уравнениях поля добавлена ковариантная производная второго порядка потенциальной области. Теория гравитации подверглась существенным изменениям и теперь описывается одновременно искривлением пространства-времени, новой потенциальной областью и их взаимодействием.»

Тензоры являются основой в поисках решения проблем Общей теории относительности. Тензор энергии-импульса определяет количество плотности потока энергии-импульса в пространстве-времени. Ковариантная производная второго порядка является геометрическим аналогом второй производной в системе исчисления, значения в которой показывают: насколько меняется значение изменения какой-либо величины.

Связанная с потенциальной областью, плотность потенциальной энергии, состоит из положительных и отрицательных значений энергий и представляет новый тип энергии, вызванной неоднородным распределением материи во вселенной. Плотность потенциальной энергии изменяется, поскольку галактики движутся, и материя перераспределяется.

Ван сказал, что отрицательная энергия вызывает силу притяжения, в то время как положительная энергия вызывает силу отталкивания, существенно отличающуюся от четырех известных сил, признанных в физике — гравитации, электромагнетизма, слабого взаимодействия и сильного взаимодействия.

«Что наиболее важно, эта новая энергия и новые уравнения поля предлагают объединенную теорию и для темной энергии и для темной материи, которые до сих пор рассматривали в отдельности, как два разных явления. И темная материя, и темная энергия теперь могут быть представлены суммой плотности потенциальной энергии и энергии сцепления между тензором энергии-импульса и потенциальной областью.»

Отрицательная часть этой суммы представляет темную материю, которая вызывает притяжение, а положительная часть представляет темную энергию, которая вызывает ускорение расширяющихся галактик.

«Короче говоря, мы полагаем, что новая теория гравитации изменит наше представление об энергии, гравитационных взаимодействиях, и структуре и порядке нашей вселенной.»

Новые уравнения поля также ведут к изменению ньютоновской гравитационной формулы силы, которая показывает, что темная материя играет более важную роль в галактическом масштабе приблизительно в 1000 — 100 000 световых лет, но менее важна в более широком масштабе, где влияние темной энергии будет существеннее (расстояния более 10 миллионов световых лет).

«Эта объединенная теория совместима с общими характеристиками темной энергии и темной материи, и дальнейшие тесты теории, для получения требуемых точностей, крайне важны для возможной проверки правильности теории.»

По информации Университета Индианы.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google