Проблема космологической постоянной
Пробле́ма космологи́ческой постоя́нной — закрепившееся в современной астрофизике выражение, означающее предполагаемое противоречие между предсказаниями двух фундаментальных физических теорий: общей теории относительности (ОТО) и квантовой физики.
Согласно предсказаниям квантовой теории, физический вакуум может обладать так называемой нулевой энергией. В силу так называемой перенормировки вероятности процессов не зависят от этой самой нулевой энергии, но при попытке совместить ОТО и квантовую теорию появляется очень интересная деталь: нулевая энергия вакуума может быть обнаружена в силу её влияния на метрику пространства-времени. При анализе уравнений ОТО с учётом квантовых зависимостей при некоторых естественных предположениях получается значение космологической постоянной порядка планковской величины плотности, 10106 г/см³, в то время как экспериментальные данные говорят о величине, меньшей на 120 порядков — «наихудшее предсказание, когда-либо сделанное научной теорией», по словам Ли Смолина.[1] Это противоречие говорит о наличии вклада в космологическую постоянную ещё какого-то слагаемого, помимо нулевой энергии вакуума. Но так как в данный момент нет никакой теории, объясняющей появление этого слагаемого из каких-либо более общих принципов, то говорят о «проблеме космологической постоянной».
Другими словами, если бы плотность энергии вакуума <math>w</math> была бы перенормируемой, относительной величиной, то её можно было бы считать равной нулю. Однако, согласно общей теории относительности Эйнштейна, любая плотность энергии создаёт гравитационное поле, которое изменяет геометрию пространства-времени. Поэтому в ОТО плотность энергии вакуума имеет абсолютное значение и может быть измерена путём измерения гравитационного поля, создаваемого вакуумом. Фактически, это равноценно определению космологической постоянной
<math>\Lambda=8\pi G\frac w {c^4}</math>.
Измерения <math>\Lambda</math>, основанные на эффекте разбегания галактик, дают очень малое значение для космологической постоянной: <math>\Lambda \sim 10^{-53}</math> м −2. Искажения Вселенной становятся ощутимы лишь при масштабах, сравнимых с размером наблюдаемой части Вселенной, <math>\Lambda^{-1/2}=3\cdot10^{26}</math> м. С другой стороны, даже одно-единственное квантовое поле, например, электрон-позитронное, создаёт в вакууме нулевую плотность энергии <math>w \sim m_e(m_e \frac{c}{\hbar})^3c^2</math>, тогда <math>\Lambda\sim3\cdot10^{-17}</math> м −2, что совершенно не соответствует действительности.
Напишите отзыв о статье "Проблема космологической постоянной"
Примечания
- ↑ Lee Smolin. [www.rodon.org/sl/nsfvtsunichzes/ Неприятности с физикой: взлет теории струн, упадок науки и что за этим следует] = The trouble with physics: the rise of string theory, the fall of a science, and what comes next. — Boston: Houghton Mifflin, 2006. — ISBN 9780618551057.
Литература
- [elementy.ru/trefil/21076 Космологическая постоянная]. Проверено 10 августа 2012. [www.webcitation.org/69oqLiCG4 Архивировано из первоисточника 10 августа 2012].
- С. Вайнберг [ufn.ru/ru/articles/1989/8/d/ «ПРОБЛЕМА КОСМОЛОГИЧЕСКОЙ ПОСТОЯННОЙ» (Лекции имени Мориса Леба по физике в Гарвардском университете 2, 3, 5 и 10 мая 1988 года)] = Weinberg C. S. The cosmological constant problem (Moris Loeb lectures in physics, Harvard University. May 2, 3, 5, and 10, 1988): UTTG-12-88-Перевод M. Б. Волошина.-Опубликовано: //Rev. Mod. Phys. 1989. V. 61. P. 1-23. // Успехи физических наук. — 1989. — Т. 158, вып. 8. — С. 639–678. — DOI:10.3367/UFNr.0158.198908d.0639. [www.webcitation.org/69oqs82bs Архивировано] из первоисточника 10 августа 2012.
Отрывок, характеризующий Проблема космологической постоянной
«Боже мой! Как бы я счастлив был, если бы он велел мне сейчас броситься в огонь», подумал Ростов.Когда смотр кончился, офицеры, вновь пришедшие и Кутузовские, стали сходиться группами и начали разговоры о наградах, об австрийцах и их мундирах, об их фронте, о Бонапарте и о том, как ему плохо придется теперь, особенно когда подойдет еще корпус Эссена, и Пруссия примет нашу сторону.
Но более всего во всех кружках говорили о государе Александре, передавали каждое его слово, движение и восторгались им.
Все только одного желали: под предводительством государя скорее итти против неприятеля. Под командою самого государя нельзя было не победить кого бы то ни было, так думали после смотра Ростов и большинство офицеров.
Все после смотра были уверены в победе больше, чем бы могли быть после двух выигранных сражений.
На другой день после смотра Борис, одевшись в лучший мундир и напутствуемый пожеланиями успеха от своего товарища Берга, поехал в Ольмюц к Болконскому, желая воспользоваться его лаской и устроить себе наилучшее положение, в особенности положение адъютанта при важном лице, казавшееся ему особенно заманчивым в армии. «Хорошо Ростову, которому отец присылает по 10 ти тысяч, рассуждать о том, как он никому не хочет кланяться и ни к кому не пойдет в лакеи; но мне, ничего не имеющему, кроме своей головы, надо сделать свою карьеру и не упускать случаев, а пользоваться ими».
В Ольмюце он не застал в этот день князя Андрея. Но вид Ольмюца, где стояла главная квартира, дипломатический корпус и жили оба императора с своими свитами – придворных, приближенных, только больше усилил его желание принадлежать к этому верховному миру.
Он никого не знал, и, несмотря на его щегольской гвардейский мундир, все эти высшие люди, сновавшие по улицам, в щегольских экипажах, плюмажах, лентах и орденах, придворные и военные, казалось, стояли так неизмеримо выше его, гвардейского офицерика, что не только не хотели, но и не могли признать его существование. В помещении главнокомандующего Кутузова, где он спросил Болконского, все эти адъютанты и даже денщики смотрели на него так, как будто желали внушить ему, что таких, как он, офицеров очень много сюда шляется и что они все уже очень надоели. Несмотря на это, или скорее вследствие этого, на другой день, 15 числа, он после обеда опять поехал в Ольмюц и, войдя в дом, занимаемый Кутузовым, спросил Болконского. Князь Андрей был дома, и Бориса провели в большую залу, в которой, вероятно, прежде танцовали, а теперь стояли пять кроватей, разнородная мебель: стол, стулья и клавикорды. Один адъютант, ближе к двери, в персидском халате, сидел за столом и писал. Другой, красный, толстый Несвицкий, лежал на постели, подложив руки под голову, и смеялся с присевшим к нему офицером. Третий играл на клавикордах венский вальс, четвертый лежал на этих клавикордах и подпевал ему. Болконского не было. Никто из этих господ, заметив Бориса, не изменил своего положения. Тот, который писал, и к которому обратился Борис, досадливо обернулся и сказал ему, что Болконский дежурный, и чтобы он шел налево в дверь, в приемную, коли ему нужно видеть его. Борис поблагодарил и пошел в приемную. В приемной было человек десять офицеров и генералов.
В то время, как взошел Борис, князь Андрей, презрительно прищурившись (с тем особенным видом учтивой усталости, которая ясно говорит, что, коли бы не моя обязанность, я бы минуты с вами не стал разговаривать), выслушивал старого русского генерала в орденах, который почти на цыпочках, на вытяжке, с солдатским подобострастным выражением багрового лица что то докладывал князю Андрею.
