Новая противоречивая теория гравитации ставит под сомнение существование темной материи

Один из ведущих физиков предложил новую теорию, известную как "постквантовая теория классической гравитации", согласно которой темная материя и темная энергия не нужны для объяснения расширения Вселенной и вращения галактик. Согласно этому принципу, пространство-время колеблется случайным образом, другими словами, вразрез с физической предсказуемостью. Хотя эта теория вызывает споры, она может объединить теорию гравитации Эйнштейна и квантовую механику.

Согласно Стандартной модели космологии, видимая материя составляет всего 5 % от общей массы Вселенной, остальное — энергия и темная материя. Многочисленные наблюдения позволили предположить, что за расширением Вселенной стоит темная энергия, а темная материя объясняет вращение галактик.

Исходя только из наблюдений за видимой материей, гравитация должна уменьшаться с удалением от галактического центра, и, следовательно, вращение звезд должно уменьшаться. Однако орбитальное движение звезд на краях галактик не уменьшается. Физики пришли к выводу, что на их движение влияет гравитационное притяжение, оказываемое окружающей темной материей.

Однако, несмотря на эти наблюдения, истинная природа темной материи остается загадкой. Эксперименты, подобные тем, что проводятся на Большом адронном коллайдере (БАК), пока не позволяют наблюдать ее напрямую. По словам Джонатана Оппенгейма из Университетского колледжа Лондона, "в отсутствие прямых доказательств существования темной энергии или темной материи вполне естественно задаться вопросом, не являются ли они просто бесполезными научными конструкциями, такими как "небесные сферы", эфир или планета Вулкан, на смену которым пришли более простые и последовательные объяснения".

На самом деле, "гравитация имеет долгую историю иллюзионизма", — объясняет он в новом исследовании, опубликованном на сайте arXiv. В связи с этим он выдвигает версию о том, что темная материя и темная энергия могут вообще не существовать. Согласно его новому принципу, известному как "постквантовая теория классической гравитации", можно объяснить расширение Вселенной и движение галактик в отсутствие темной материи и темной энергии.

Случайно ли течет пространство-время?

Современная физика основана на двух принципах: квантовой механике, которая управляет мельчайшими частицами во Вселенной, и общей относительности Эйнштейна, которая управляет, в частности, гравитацией. Точнее, вся материя во Вселенной подчиняется законам квантовой механики, но квантовое поведение можно наблюдать только в масштабах молекул и атомов.

Однако эти две теории содержат множество противоречий и принципиально несовместимы. Физики предполагают, что для их объединения необходимо изменить теорию гравитации Эйнштейна, чтобы она соответствовала квантовой механике. Этот подход исследуется в теории струн и петлевой квантовой гравитации.

Описывая свою новую теорию, Оппенгейм вместо этого предлагает подход, при котором гравитация и квантовая механика объединяются, сохраняя классическую концепцию пространства-времени по Эйнштейну. В этом видении пространство-время не будет подвержено влиянию квантовой механики. С другой стороны, оно будет течь случайным образом, что в корне нарушает предсказуемость физики. Другими словами, пространство будет случайным образом искажаться, а время непредсказуемо колебаться в разных частях Вселенной.

Это привело бы к непредсказуемым и сильным флуктуациям пространства-времени, которые были бы значительно больше, чем обычно предсказывает квантовая механика. По мнению Оппенгейма, это сделало бы непредсказуемой видимую массу объектов, если бы она была измерена с достаточной точностью. Согласно этому принципу, эти флуктуации были бы достаточно велики, чтобы поддерживать движение звезд на краю галактик и заставлять Вселенную расширяться (вместо темной материи и энергии).

Следует, однако, отметить, что этот эффект был бы незначительным в явлениях, требующих сильного гравитационного взаимодействия, таких как поддержание планет на орбите вокруг Солнца. Тем не менее, в областях со слабой гравитацией (например, на краях галактики) флуктуации пространства-времени будут достаточно велики, чтобы в совокупности объяснить большую часть энергии во Вселенной. "Мы показываем, что это может объяснить расширение Вселенной и кривые вращения галактик без необходимости в темной материи или темной энергии", — заявил Оппенгейм в одной из своих публикаций на сайте X.

С другой стороны, эта теория не перестает вызывать скептицизм у других физиков, которые ставят под сомнение ее надежность и способность объединить квантовую механику и гравитацию по Эйнштейну. С другой стороны, "мы бы призвали к осторожности, поскольку существуют и другие косвенные доказательства существования темной материи, поэтому необходимы дальнейшие расчеты и сравнение с данными", — пояснил Оппенгейм. Он планирует провести различные эксперименты совместно со своей командой, чтобы продолжить изучение своей гипотезы.