Astrofísico ‘conserta’ a relatividade geral livrando-se de uma lei fundamental: ScienceAlert

Albert Einstein era um biscoito inteligente; Não há dúvida sobre isso. Mas até ele sabia que a sua teoria da relatividade geral – a resposta do século XXI à teoria universal da gravitação de Newton – não era perfeita.

Assim como o carro usado que você comprou com seu primeiro salário, ele dá conta das tarefas diárias. Empurre com força até uma colina íngreme Ou estacione-o perto de um shopping quântico e o motor estremecerá até parar.

A solução oferecida por Hamid Reza Fazlullah, estudante de pós-graduação em astrofísica na Universidade da Amizade dos Povos Russos, é mergulhar nos bastidores e descobrir quais componentes não são tão necessários quanto parecem.

Ao remover a lei de conservação da propriedade matemática que envolve energia e momento, acredita-se que a relatividade geral pode superar alguns obstáculos.

A gravidade descreve a tendência dos objetos com massa de se agruparem. Quer se trate de galáxias em colisão, de uma lua lutando contra a inércia de um planeta ou de uma maçã caindo do topo de uma árvore na Terra, os modelos de gravidade precisam explicar por que as massas se atraem.

No entanto, tal teoria também precisaria de funcionar num universo onde objectos com cargas idênticas se repelem, explicar porque é que os núcleos atómicos se unem com uma força incrível, ou porque é que os neutrões decaem espontaneamente para formar protões. Eles também precisam operar de forma estável quando as massas se tornam tão densas ou o espaço-tempo tão comprimido que a própria luz não consegue mais escapar.

Francamente, embora boa, a relatividade geral não está à altura da tarefa.

“O problema da irrenormalização da gravidade de Einstein é bem conhecido. Levou a dezenas de tentativas de tratá-la como uma teoria de baixa energia”, disse Fadlallah. Ele diz.

Renormalização É um truque de mágica usado por físicos teóricos para esconder os frustrantes infinitos nos campos quânticos. Quando os ciclos da realidade parecerem retroceder para sempre em um fractal confuso, tire algumas dessas técnicas da sacola e seu modelo estará em terreno sólido novamente.

A relatividade geral não torna isso fácil. Como tal, os campos ondulantes do espaço-tempo que descreve recusam-se a emaranhar-se com as costas arenosas da mecânica quântica, levando a um sistema físico imiscível que requer duas teorias da natureza onde uma possa fazer mais sentido.

Felizmente, a formulação da relatividade geral de Einstein também se baseou numa série de suposições. Ele tinha boas razões para incluí-lo, mas, em última análise, o universo pode simplesmente ter dúvidas sobre se isso era justificado.

Uma das suposições fundamentais da relatividade geral é que a curvatura do espaço e do tempo corresponde a… Energia e momento são conservados. Em outras palavras, navegar em um oceano de espaço-tempo de A a B não deve afetar sua energia ou velocidade, a menos que haja uma mudança nas forças.

Essa suposição é muito boa em um universo plano e vazio. Mas o universo é curvo e curvo, cheio de galáxias, elétrons e partículas virtuais que surgem e desaparecem.

Em 1976Físico inglês Peter Rastall Chegámos a um modelo de gravidade completamente diferente que sugere que a matéria e a curvatura do espaço e do tempo estão relacionadas de uma forma não trivial, uma forma que deixa margem de manobra à lei padrão de conservação da energia-momento.

Modelando uma vertente diferente com base num pensamento semelhante, Fadlallah recorreu à termodinâmica relativística – a física da troca de energia sob condições bastante extremas – para encontrar transformações de energia e de momento reminiscentes das equações utilizadas na relatividade geral.

O resultado é uma nova maneira de descrever o surgimento da gravidade a partir da curvatura do espaço-tempo, que elimina algumas suposições básicas e ao mesmo tempo é útil para coisas como explicar como o universo se expande.

Embora boa, a ideia brilhante de Einstein está claramente errada em alguns aspectos. Não faz sentido ser excessivamente conservador quando o destino tem tudo em mãos.

Esta pesquisa foi publicada em Revista Física Europeia C.