Τρίτη, 1 Δεκεμβρίου 2015

Η θεωρία της βαρύτητας των Brans και Dicke

Η θεωρία των Carl Brans και Robert Dicke αναπτύχθηκε το 1961 και είναι ένα θεωρητικό πλαίσιο για να εξηγήσει την βαρύτητα. Είναι μια πολύ γνωστή θεωρία ανταγωνιστής της πιο δημοφιλούς θεωρίας της γενικής σχετικότητας. Σε αυτήν η βαρυτική αλληλεπίδραση διαμεσολαβείται από ένα βαθμωτό πεδίο, όπως και από το πεδίο τανυστή της γενικής σχετικότητας. Επίσης, η βαρυτική σταθερά G δεν θεωρείται ότι είναι σταθερή, ενώ το 1 / G αντικαθίσταται από ένα βαθμωτό πεδίο φ , που μπορεί να ποικίλλει από τόπο σε τόπο αλλά και με το χρόνο.

Στηρίχθηκε στην Αρχή του Mach, βάσει της οποίας η αδράνεια κάθε σώματος άρα και η μάζα του εξαρτώνται από την επίδραση του συνόλου της συμπαντικής ύλης πάνω του ή με διαφορετικό τρόπο, τα μακρινά αντικείμενα είναι υπαίτια για την επιτάχυνση ενός σώματος που κινείται σε σχέση με αυτά. Στην ουσία αυτό που πρότεινε ο Mach είναι ότι τα μακρινά αστέρια θα είναι και υπαίτια για την επιτάχυνση ενός σώματος που κινείται σε σχέση με αυτά ή ότι η ‘μάζα εκεί έξω προκαλεί την αδράνεια εδώ’.

Εισηγητές της θεωρίας είναι οι αστροφυσικοί Carl Brans και Robert Dicke. Σύμφωνα με τις απόψεις τους εφ’ όσον το σύμπαν διαστέλλεται τότε οι αποστάσεις μεγαλώνουν, η πυκνότητα του σύμπαντος μικραίνει και ως εκ του αποτελέσματος η επίδραση του συνόλου της συμπαντικής ύλης πάνω στα σώματα μικραίνει. Αυτό συμπερασματικά σύμφωνα με την αρχή του Μαχ μας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι όσο περνάει ο χρόνος η αδράνεια και η μάζα των σωμάτων μικραίνει πράγμα που οδηγεί στην μείωση της τιμής της σταθεράς της παγκόσμιας έλξης του Νεύτωνα G. Η θεωρία επίσης προβλέπει αρχικά μια Μεγάλη Έκρηξη, άρα συμβαδίζει με την θεωρία του Big Bang.

Η θεωρία Brans-Dicke είναι μια επέκταση της θεωρίας της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Εκτός από τον μετρικό τανυστή g, εισάγει μια μεγάλη γκάμα βαθμωτών πεδίων, που δρουν σαν την σταθερά της βαρύτητας. Η διαφορά μεταξύ τους είναι ότι η βαρυτική "σταθερά" είναι πλέον μια συνάρτηση του χωροχρόνου, και συγκεκριμένα εξαρτάται από το σύνολο της υλο-ενέργειας του σύμπαντος. Η θεωρία αυτή χαρακτηρίζεται από μια παράμετρο, την ωμέγα (ω), η οποία ονομάζεται σύζευξης Dicke, και η οποία περιγράφει τη σύζευξη μεταξύ μάζας-ενέργειας καθώς και το βαθμωτό πεδίο. Στη βασική θεωρία η ωμέγα θεωρείται ότι είναι μια θεμελιώδης σταθερά, και δεν αλλάζει σε όλο τον χωροχρόνο. Η γενική σχετικότητα σε αυτήν την θεωρία ξαναβρίσκεται στο όριο που η ω τείνει στο άπειρο.

Όπως και η γενική σχετικότητα, η θεωρία των Brans-Dicke προβλέπει την καμπύλωση μιας ακτίνας του φωτός καθώς και την μετάπτωση του περιηλίου των πλανητών που κινούνται γύρω από τον Ήλιο. Ωστόσο, οι ακριβείς σχέσεις, οι οποίες διέπουν αυτά τα αποτελέσματα, σύμφωνα με τους Brans-Dicke, εξαρτώνται από την τιμή της σταθεράς σύζευξης ω. Αυτό σημαίνει ότι είναι δυνατό να καθοριστεί ένα παρατηρησιακό κάτω όριο για την πιθανή τιμή της ω από τις παρατηρήσεις του ηλιακού συστήματος αλλά και άλλων συστημάτων βαρύτητας. Η τιμή της ω συνάδει με τα πειράματα ενώ αυξάνεται με τον χρόνο. Για παράδειγμα, το 1973 η ω ήταν μεγαλύτερη του 5 σύμφωνα με τα τότε γνωστά δεδομένα. Το 1981 η ω έγινε μεγαλύτερη του 30, σύμφωνα με τα δεδομένα εκείνης της εποχής. Ενώ τα δεδομένα το 2003 – που προέρχονται από το πείραμα του Cassini-Huygens – δείχνει ότι η τιμή του ω πρέπει να υπερβαίνει το 40.000.

Επί του παρόντος, τόσο η θεωρία των Brans-Dicke όσο και η γενική σχετικότητα έχουν γενικά κριθεί ότι συμφωνούν με την παρατήρηση. Αλλά η θεωρία Brans-Dicke ακολουθείται από μια μειοψηφία φυσικών.

Δεν υπάρχουν σχόλια :

Δημοσίευση σχολίου