Квантованная инерция - Quantized inertia

Квантованная инерция (QI), ранее известный как акроним MiHsC (Модифицированная инерция от эффекта Казимира в масштабе Хаббла) - спорная теория инерция.[1][2][3][4] Эта концепция была впервые предложена в 2007 году физиком Майком Маккалоком, лектор в геоматика на Плимутский университет,[5] как альтернатива общей теории относительности и основной Лямбда-CDM модель.[6][7][8][9]

Согласно Маккалоку, квантованная инерция также могла бы объяснить различные аномальные эффекты, такие как Пионер и пролетные аномалии,[5][10] а также спорный безтопливная силовая установка эксперименты, иногда называемые «гонками горизонта».[11][2][12][13][14] В августе 2018 года запланированные эксперименты по проверке квантованной инерции были профинансированы DARPA с грантом в 1,3 миллиона долларов на четырехлетнее обучение.[3][4][15]

Излучение Унру и механика горизонта

Существует горизонт событий во вселенной, где свет (и, следовательно, любая информация) не может и никогда не сможет достичь объекта, потому что космическое ускорение опережает скорость света: the космологический сопутствующий горизонт. Если объект ускоряется в одном направлении, создается аналогичный горизонт событий: Горизонт Риндлера. Все, что выходит за эти горизонты, находится за пределами наблюдаемая вселенная, и поэтому не может повлиять на объект в центре Риндлер пространство.

Горизонт событий Риндлера фактически такой же, как горизонт событий черная дыра, где квантовые пары виртуальных частиц иногда разделяются сила тяжести, что приводит к выбросам частиц, известных как Радиация Хокинга. Для горизонта Риндлера, создаваемого ускоряющимся объектом, аналогичное излучение предсказывается квантовая теория поля: the Унру радиация. Из-за сложности измерения такого крошечного квантового фонового излучения, видимого только из система отсчета Что касается ускоренного объекта, то излучение Унру до сих пор точно не наблюдалось, хотя некоторые свидетельства могут существовать.[16]

Квантованная инерция утверждает, что излучение Унру является источником инерции: когда частица ускоряется, информационный горизонт Риндлера расширяется в направлении ускорения и сужается за ним. Хотя это и отличается по сути, это макроскопическая аналогия Эффект Казимира: неподходящая парциальная волна позволила бы наблюдателю сделать вывод о том, что лежит за горизонтом событий, поэтому это больше не будет горизонтом. Это логическое предположение не допускает волн Унру, которые не подходят за ускоряющимся объектом. В результате большее давление излучения Унру (которое действует через весь объем массы, а не только на ее поверхность, как электромагнитное поле). радиационное давление ) ударяет по объекту, движущемуся спереди, а не сзади, и этот дисбаланс толкает его назад против его ускорения, в результате чего наблюдается эффект инерции.[17][18]

Гораздо дальше есть еще один горизонт событий: Горизонт Хаббла. Таким образом, даже перед ускоряющимся объектом некоторые из волн Унру запрещены, особенно очень длинные волны Унру, которые существуют, если объект имеет очень низкое ускорение. Следовательно, квантованная инерция предсказывает, что такой объект с очень низким ускорением потеряет инертная масса по-новому.[6]

Эта потеря инерции происходит более постепенно, чем эмпирический отношение, предложенное MOND. В квантованной инерции инерционная масса изменяется в соответствии с соотношением:[5][10][6][7][8][9]

где инертная масса, гравитационная масса, часть Закон смещения Вина, скорость света, то модуль ускорения, и диаметр сопутствующего космологического горизонта.

Минимальный порог ускорения, разрешенный для любого объекта во Вселенной, тогда:[9]

Неопределенность около 0,18 возникает из-за неопределенностей в Постоянная Хаббла 9%.[19]

Используя константу , квантованная инерция предсказывает эмпирическую Соотношение Талли – Фишера, скорость вращения галактик:[7][8][9]

где это гравитационная постоянная и то барионный масса галактики (сумма ее масс в звездах и газе).

Это соотношение хорошо согласуется с доступными данными наблюдений в различных масштабах без необходимости введения темной материи. Квантованная инерция действительно уменьшает инертную массу удаленных звезд (ускорение которых становится достаточно низким) и позволяет им быть связаны гравитационным притяжением только видимой материи.[7][8][9]

Сравнение с родственными теориями

Квантованная инерция (QI) является альтернативой Лямбда-CDM модель. Среди основных отличий между ними QI не имеет свободный параметр и объясняет космическое ускорение без темная энергия,[6] и кривые вращения галактики а также остаточные скорости в скопления галактик не прибегая к темная материя.[7][8] По состоянию на 2018 год, два вида наблюдений, которые кажутся несовместимыми с темной материей, были предложены Маккалоком для объяснения квантованной инерции:

  • Шаровые скопления: в 2006 г., ESO исследователи подтвердили Мордехай Милгром главный момент, то есть, что динамика звезд становится неньютоновской, когда их гравитационное ускорение падает ниже критического порога примерно , однако они также показали, что такое странное поведение наблюдается не только на периферии больших галактик, но и в гораздо меньших структурах, таких как шаровые скопления, явление, которое невозможно объяснить темной материей (которая имеет большое и плавное распределение по всей галактике).[20]
  • Широкие двоичные файлы: в 2012, 2014 и 2019 годах, UNAM исследователи опубликовали результаты исследования определенного типа широких двойная звезда система. Когда такую ​​пару звезд разделяет более 7000Австралия, так что их гравитационное ускорение падает ниже порога , их поведение также становится неньютоновским, т.е. их наблюдаемая орбитальная скорость становится настолько большой, что центростремительное ускорение должен производить центробежные силы преодолевая свое гравитационное притяжение, так что они должны разделиться, но они этого не делают. Поведение такой маленькой системы остается необъяснимым темной материей.[21][22][23][24]

Квантованная инерция напрямую связана с другими теориями модифицированная гравитация.[25] Модифицированная ньютоновская динамика (MOND) например изменяет Закон Ньютона с регулируемым параметром значение которого настраивается произвольно, чтобы соответствовать наблюдаемым системам среднего размера, таким как средние галактики (MOND обычно подразумевает разные значения параметра в диапазоне к ), эмпирическое соотношение, которое, однако, не работает с меньшими или большими системами, такими как карликовые галактики или скопления галактик. В отличие от MOND, инерционный закон квантованной инерции не имеет настраиваемого параметра и лучше объясняет аномальное поведение шаровых скоплений и скоплений галактик, широких двойных систем и карликовых галактик.[9]

В голографический принцип в квантовая гравитация был предложен Жауме Жине для обеспечения потенциальной связи между квантованной инерцией и энтропийная гравитация.[26][27]

Критика

Теория квантованной инерции подвергалась критике в статьях в Интернете как лженаука.[2][28][3]Некоторые из проблем, которые первоначально предлагалось решить, с тех пор были решены традиционной физикой, в частности, аномалия Пионера объясняется тепловой отдачей от источника энергии космического корабля. Кроме того, эксперименты по измерению тяги двигателей с резонансным резонатором зарегистрировали значения намного ниже, чем первоначально предполагалось, что, вероятно, объясняется взаимодействием с магнитным полем Земли.[29]

В 2019 году румынский физик, работающий с частицами, выполнил вывод квантованной инерции, в котором он утверждает, что обнаружил две ошибки в исходной работе МакКаллоха до 2013 года. Впоследствии он представляет новый вывод, показывающий различные прогнозы.[30]

использованная литература

  1. ^ Кларк, Стюарт (19 января 2013 г.). «Принесение в жертву Эйнштейну: краеугольный камень теории относительности, который должен исчезнуть» (PDF). Новый ученый. 217 (2900): 32–36. Bibcode:2013NewSc.217 ... 32C. Дои:10.1016 / S0262-4079 (13) 60180-3.
  2. ^ а б c Коберлейн, Брайан (15 февраля 2017 г.). «Квантованная инерция, темная материя, EMDrive и как поступать с наукой неправильно». Forbes. Получено 5 ноября 2018.
  3. ^ а б c Оберхаус, Даниэль (2 октября 2018 г.). «DARPA исследует квантованную инерцию, теория, которую многие считают псевдонаукой». Материнская плата Vice. Получено 2 октября 2018.
  4. ^ а б c Маккаллох, М. Э. (21 марта 2007 г.). "Моделирование Пионер аномалия как модифицированная инерция » (PDF). Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 376 (1): 338–342. arXiv:astro-ph / 0612599. Bibcode:2007МНРАС.376..338М. Дои:10.1111 / j.1365-2966.2007.11433.x. S2CID  5315184.
  5. ^ а б c d Маккалок, М. Э. (20 мая 2010 г.). «Минимальные ускорения от квантованной инерции». EPL. 90 (2): 29001. arXiv:1004.3303. Bibcode:2010ЭЛ ..... 9029001М. Дои:10.1209/0295-5075/90/29001. S2CID  118335505.
  6. ^ а б c d е Маккаллох, М. Э. (декабрь 2012 г.). «Проверка квантованной инерции в галактических масштабах». Астрофизика и космическая наука. 342 (2): 575–578. arXiv:1207.7007. Bibcode:2012Ap & SS.342..575M. Дои:10.1007 / s10509-012-1197-0. S2CID  119211930.
  7. ^ а б c d е Маккалок, М. Э. (март 2017 г.). «Карликовые галактики с низким ускорением как тесты квантованной инерции». Астрофизика и космическая наука. 362 (3): 57. arXiv:1703.01179. Bibcode:2017Ap & SS.362 ... 57M. Дои:10.1007 / s10509-017-3039-6. S2CID  119437133.
  8. ^ а б c d е ж Маккаллох, М. Э. (сентябрь 2017 г.). «Вращение галактик только за счет квантованной инерции и видимой материи». Астрофизика и космическая наука. 362 (9): 149. arXiv:1709.04918. Bibcode:2017Ap & SS.362..149M. Дои:10.1007 / s10509-017-3128-6. S2CID  13665174.
  9. ^ а б Маккаллох, М. Э. (сентябрь 2008 г.). «Моделирование аномалий пролета с использованием модификации инерции» (PDF). Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 389 (1): 57–60. arXiv:0806.4159. Bibcode:2008МНРАС.389Л..57М. Дои:10.1111 / j.1745-3933.2008.00523.x. S2CID  2373295.
  10. ^ Родаль, Хосе (май 2019 г.). «Маховский волновой эффект в конформной, скалярно-тензорной теории гравитации». Общая теория относительности и гравитации. 51 (5): 64. Bibcode:2019GReGr..51 ... 64R. Дои:10.1007 / s10714-019-2547-9. ISSN  1572-9532.
  11. ^ Маккаллох, М. Э. (1 октября 2015 г.). «Проверка квантованной инерции на emdrive». EPL. 111 (6): 60005. arXiv:1604.03449. Bibcode:2015ЭЛ .... 11160005М. Дои:10.1209/0295-5075/111/60005. S2CID  13672311.
  12. ^ Маккаллох, М. Э. (7 июля 2017 г.). «Проверка квантованной инерции ЭДП с диэлектриками». EPL. 118 (3): 34003. Bibcode:2017ЭЛ .... 11834003М. Дои:10.1209/0295-5075/118/34003.
  13. ^ Тейлор, Трэвис М. (2017). «Движущие силы с использованием высокодобротных асмметричных лазерных резонаторов высокой энергии» (PDF). Журнал Британского межпланетного общества. 70: 238–243. Bibcode:2017JBIS ... 70..238T.
  14. ^ Смольянинов Игорь Иванович (24 ноября 2008 г.). «Фотолюминесценция от золотого наноострия в ускоренной системе отсчета». Письма о физике A. 372 (47): 7043–7045. arXiv:cond-mat / 0510743. Bibcode:2008ФЛА..372.7043С. Дои:10.1016 / j.physleta.2008.10.061. S2CID  119050574.
  15. ^ Маккалок, М. Э. (март 2013 г.). «Инерция от асимметричного эффекта Казимира». EPL. 101 (5): 59001. arXiv:1302.2775. Bibcode:2013ЭЛ .... 10159001М. Дои:10.1209/0295-5075/101/59001. S2CID  118357836.
  16. ^ Giné, J .; Маккаллох, М. Э. (2016). «Инертная масса от температур Унру» (PDF). Буквы A по современной физике. 31 (17): 1650107. Bibcode:2016MPLA ... 3150107G. Дои:10.1142 / S0217732316501078. HDL:10459.1/58386.
  17. ^ Фридман, Венди Л .; и другие. (20 мая 2001 г.). "Окончательные результаты Космический телескоп Хаббла Ключевой проект по измерению постоянной Хаббла ». Астрофизический журнал. 553 (1): 47–72. arXiv:astro-ph / 0012376. Bibcode:2001ApJ ... 553 ... 47F. Дои:10.1086/320638. S2CID  119097691.
  18. ^ Скарпа, Риккардо; Маркони, Джанни; Гилмоцци, Роберто (27 марта 2006 г.). «Шаровые скопления как испытание силы тяжести в режиме слабого ускорения». Материалы конференции AIP. 822 (102): 102–104. arXiv:Astro-ph / 0601581. Bibcode:2006AIPC..822..102S. Дои:10.1063/1.2189126. S2CID  17650453.
  19. ^ Эрнандес, X .; Хименес, М. А .; Аллен, К. (февраль 2012 г.). «Широкие двойные системы как критический тест классической гравитации». Европейский физический журнал C. 72 (2): 1884. arXiv:1105.1873. Bibcode:2012EPJC ... 72.1884H. Дои:10.1140 / epjc / s10052-012-1884-6. S2CID  119202534.
  20. ^ Эрнандес, X .; Хименес, М .; Аллен, К. (2014). «Гравитационные аномалии, свидетельствующие о разрушении классической гравитации» (PDF). In Moreno González, C .; Madriz Aguilar, J .; Рейес Баррера, Л. (ред.). Ускоренное космическое расширение: материалы Четвертого международного совещания по гравитации и космологии. Труды по астрофизике и космическим наукам, Vol. 38. Springer Science + Business Media. С. 43–58. arXiv:1401.7063. Дои:10.1007/978-3-319-02063-1_4. ISBN  978-3-319-02062-4. S2CID  118084493.
  21. ^ Эрнандес, X .; Cortés, R.A.M .; Allen, C .; Скарпа, Р. (апрель 2019 г.). «Оспаривание предсказания Ньютона через двойные системы Gaia». Международный журнал современной физики D. 28 (8): 1950101. arXiv:1810.08696. Bibcode:2019IJMPD..2850101H. Дои:10.1142 / S0218271819501013. S2CID  54533503.
  22. ^ McCulloch, M.E .; Лючио, Дж. Х. (август 2019 г.). "Тестирование Newton / GR, MoND и квантованной инерции на широких двойных системах" (PDF). Астрофизика и космическая наука. 364 (8): 121. arXiv:1908.01434. Bibcode:2019Ap & SS.364..121M. Дои:10.1007 / s10509-019-3615-z. S2CID  199442277.
  23. ^ Пикеринг, Кейт А. (февраль 2017 г.). «Вселенная как резонансная полость: небольшой шаг к объединению MoND и MiHsC» (PDF). Успехи астрофизики. 2 (1). Дои:10.22606 / adap.2017.21002.
  24. ^ Жине, Жауме (10 ноября 2012 г.). «Голографический сценарий, модифицированная инерция и динамика Вселенной» (PDF). Буквы A по современной физике. 27 (34): 1250208. Bibcode:2012MPLA ... 2750208G. Дои:10.1142 / S0217732312502082.
  25. ^ Хине, Жауме (январь 2013 г.). «Космологические последствия голографического сценария» (PDF). Международный журнал теоретической физики. 52 (1): 53–61. Bibcode:2013IJTP ... 52 ... 53G. Дои:10.1007 / s10773-012-1298-0. S2CID  121275599.
  26. ^ Маккалок, Майк (18 февраля 2017 г.). «Физика с края: мой ответ на статью Forbes». Физика с краю. Получено 2018-12-26.
  27. ^ Адлер, Дуг (2018-08-17). «Как была решена аномалия« Пионер »». Astronomy.com.
  28. ^ Ренда, Микеле (октябрь 2019 г.). «Скептический анализ квантованной инерции». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 489 (1): 881–885. arXiv:1908.01589. Bibcode:2019МНРАС.489..881Р. Дои:10.1093 / mnras / stz2189. S2CID  199442424.

внешние ссылки