Поляризуемый вакуум

Поляризуемый вакуум

Претензии	Гравитацию можно описать с помощью скалярной теории гравитации , используя стратифицированную конформно-плоскую метрику , в которой уравнение поля возникает из представления о том, что вакуум ведет себя как оптическая поляризуемая среда.
Связанные научные дисциплины	физика
Предложенный год	1957 (Р. Х. Дике), 1998 (Х. Э. Путхофф)
Первоначальные сторонники	Роберт Дик, Гарольд Путхофф
Последующие сторонники	Гарольд Путхофф (см. также Бернард Хейш и SED )
(Обзор псевдонаучных концепций)

В теоретической физике , особенно в периферийной физике , поляризуемый вакуум (PV) и связанная с ним теория относятся к предложениям Гарольда Путхоффа , Роберта Х. Дике и других по разработке аналога общей теории относительности для описания гравитации и ее связи с электромагнетизмом .

Описание

По сути, Дикке и Путхофф предположили, что наличие массы изменяет электрическую и магнитную проницаемости плоского пространства-времени ε _o и µ _o соответственно путем умножения их на скалярную функцию K :

$\varepsilon _{0}\to \varepsilon =K\varepsilon _{0}\;;\;\mu _{0}\to \mu =K\mu _{0}$

утверждая, что это повлияет на длину линеек из обычной материи, так что в присутствии гравитационного поля метрика пространства- времени Минковского заменяется на

$ds^{2}=-{\frac {1}{\kappa ^{2}}}dt^{2}+\kappa ^{2}\,(dx^{2}+dy^{2}+dz^{2})$

где $\kappa ^{2}=K$ – это так называемая « диэлектрическая проницаемость вакуума » . Это «диагональная» метрика, заданная в терминах декартовой карты и имеющая ту же стратифицированную конформно-плоскую форму, что и в теории гравитации Уотта-Мизнера . Однако, согласно Дикке и Путхоффу, κ должно удовлетворять уравнению поля, которое отличается от уравнения поля теории Ватта-Мизнера. В случае статического сферически-симметричного вакуума это дает асимптотически плоское решение

$\kappa =\exp(m/r)=1+m/r+O\left({\frac {1}{r^{2}}}\right)$

Полученное лоренцево пространство-время согласуется с аналогичным решением в теории Уотта-Мизнера. Он имеет тот же предел слабого поля и дальнее поле, что и вакуумное решение Шварцшильда в общей теории относительности. Он удовлетворяет трем из четырех классических тестов релятивистской гравитации (красное смещение, отклонение света, прецессия перигелия Меркурия) в пределах точности наблюдений. Однако, как показал Ибисон (2003), это дает другое предсказание для спирали пробных частиц из-за гравитационного излучения.

Однако требование стратифицированно-конформно плоских метрик исключает возможность восстановления метрики Керра слабого поля и определенно несовместимо с утверждением, что PV может дать общее «приближение» общей теории относительности . В частности, эта теория не демонстрирует эффектов перетаскивания кадров . Кроме того, воздействие гравитационного излучения на пробные частицы сильно различается в скалярных теориях и тензорных теориях гравитации, таких как общая теория относительности. LIGO не предназначен в первую очередь как тест, исключающий скалярные теории. Однако многие ожидают, что это станет дополнительным преимуществом, как только он обнаружит однозначные сигналы гравитационных волн, демонстрирующие характеристики, ожидаемые в общей теории относительности.

Ибисон рассмотрел «космологическое решение» PV, аналогичное пылевому решению Фридмана с плоскими ортогональными гиперсрезами в общей теории относительности, и утверждает, что эта модель несовместима с различными наблюдательными и теоретическими ограничениями. Он также обнаружил уровень вдохновенного несогласия с наблюдением. Последний результат противоречит результату Уотта и Миснера, чье лоренцево многообразие отличается от PV в случае космологии.

Вопреки утверждениям Путхоффа, широко признано, что никакая скалярная теория гравитации не может воспроизвести все успехи общей теории относительности. Можно отметить, что Де Феличе использует определяющие соотношения для получения тензора восприимчивости , который живет в пространственных гиперсрезах; это обеспечивает дополнительные степени свободы, которые помогают компенсировать степень свободы, отсутствующую в PV и других скалярных теориях.

Критика

Сам Путхофф предлагал различные характеристики своего предложения, которое по-разному характеризовалось как

• попытка переформулировать общую теорию относительности в терминах чисто формальной аналогии с распространением света через оптическую среду ,
• попытка заменить общую теорию относительности скалярной теорией гравитации, имеющей формальные аналогии с теорией электромагнетизма Максвелла,
• попытка объединить гравитацию и электромагнетизм в теории электрогравитации ,
• попытка предоставить физический механизм того, как пространство-время искривляется в общей теории относительности, что предполагает (Путхоффу) возможность «метрической инженерии» для таких целей, как приведение в движение космических кораблей (см. Программу прорыва в физике движения ).

PV берет свое начало в более популярных работах таких физиков, как Роберт Дике. Тем не менее, на современном языке этот термин, похоже, наиболее тесно связан с предположениями Путхоффа. Эти утверждения не были приняты основной физикой.

Основные физики согласен, что PV

1. нежизнеспособно как объединение гравитации и электромагнетизма
2. не «переформулировка» общей теории относительности,
3. нежизнеспособная теория гравитации, поскольку она нарушает наблюдательные и теоретические требования.

Связанная работа

Предшественники фотоэлектрических систем и более поздние связанные с ними предложения включают следующее:

1. Предложение Х.А. Уилсона в 1921 году свести гравитацию к электромагнетизму путем проведения формальной аналогии между «изгибом света» в метрических теориях гравитации и распространением света через оптическую среду, имеющую пространственно изменяющийся показатель преломления . Подход Вильсона к единой теории поля сегодня не считается жизнеспособным.
2. Попытка (примерно 1960–1970) Роберта Дике и Фернандо де Феличе возродить и улучшить идею Вильсона об оптическом аналоге гравитационных эффектов. Если интерпретировать его консервативно как попытку предложить альтернативный подход к ОТО, а не как работу над теорией, объединяющей электромагнетизм и гравитацию, этот подход не является необоснованным, хотя, скорее всего, имеет довольно ограниченную полезность.
3. Предложение Андрея Сахарова 1967 года о том, что гравитация может возникнуть из основных эффектов квантовой теории поля , аналогично тому, как (простая) классическая теория упругости возникает из (сложной) физики элементарных частиц. Эта работа обычно считается основной и не совсем неправдоподобной, но весьма спекулятивной, и большинство физиков, похоже, считают, что прогресс был достигнут незначительный.
4. В серии статей Бернард Хайш и Альфонсо Руэда предположили, что инерция массивных объектов возникает как «сила электромагнитной реакции» вследствие взаимодействия с так называемым полем нулевой точки . Согласно общепринятой физике, их утверждения основаны на неверных вычислениях квантовой теории поля.
5. Недавние работы, мотивированные в значительной степени открытиями эффекта Унру , излучения Хокинга и термодинамики черных дыр , направлены на разработку полной теории физических аналогов, таких как оптические черные дыры . Это не работа над единой теорией поля, но в другом смысле ее можно рассматривать как работу над еще более амбициозным объединением, в котором некоторые из наиболее известных эффектов, обычно приписываемых общей теории относительности (но знакомых многим метрическим теориям гравитации), можно было бы рассматривать как по существу термодинамические эффекты , а не конкретно гравитационные эффекты . Эта работа вызвала большой интерес, поскольку она может позволить экспериментальную проверку базовой концепции излучения Хокинга, которая широко рассматривается как одно из самых революционных предложений в физике двадцатого века, но которую в ее гравитационном воплощении кажется невозможным проверить в экспериментах. в земных лабораториях.
6. Предложение 1999 года Кейта Уотта и Чарльза В. Миснера скалярной теории гравитации , которая постулирует стратифицированную конформно плоскую метрику вида $ds^{2}=-\exp(2\,\phi )+\exp(-2\phi )(dx^{2}+dy^{2}+dz^{2}$, заданный относительно декартовой карты , где φ удовлетворяет некоторому уравнению в частных производных , которое в вакуумной области сводится к плоскому волновому уравнению пространства-времени $\Box \phi =0$. Это «игрушечная теория», а не полноценная теория гравитации, поскольку, как указали Уотт и Миснер, хотя эта теория и имеет правильный ньютоновский предел , она не согласуется с результатами некоторых наблюдений.
7. Мэтью Р. Эдвардс предполагает, что гравитооптическая среда состоит из гравитонов и, в свою очередь, может быть связана с подходом поляризуемого вакуума.

См. также

• Индуцированная гравитация (по предложению Сахарова)
• Уравнения Максвелла в искривленном пространстве-времени
• Электромагнитный тензор энергии-импульса

Ссылки

• Виссер, Мэтт (2005). «Аналоговая гравитация» . Живые обзоры в теории относительности . Архивировано из оригинала 31 декабря 2005 г. Проверено 2 июня 2006 г.
• Ибисон, М. (2003). «Исследование поляризуемой вакуумной космологии». arXiv : astro-ph/0302273 .
• Ватт, Кейт и Миснер, Чарльз (10 октября 1999 г.). «Релятивистская скалярная гравитация: лаборатория численной теории относительности». arXiv : gr-qc/9910032 .