Наука и Техника

Наука И Техника
4 октября 2015

Ученые выдвинули теорию о том, что гравитация может быть турбулентной.

По общепринятому мнению, турбулетность – это не то свойство, которое может быть типично для пространства-времени. Однако, новое исследование ученых института теоретической физики Perimeter говорит о том, что гравитационные поля вокруг черных дыр могут быть турбулетными и закручивающимися в спираль.

Ученые следовали простой логике: считается, что гравитация может «вести себя» как жидкость. Одним из характерных для жидкости свойств является турбулентность: способность в определенных условиях двигаться не ровно, а подобно водовороту. Возможно, это характерно и для гравитации тоже?

Один из ученых Perimeter, Луис Лехнер (Luis Lehner), объясняет, почему, возможно, имеет смысл воспринимать гравитацию, как жидкость: "В физике есть теория, которая гласит, что гравитацию можно описать теорией поля. Кроме того, нам известно, что теории поля с высокой энергией можно описать с помощью тех же математических инструментов, с помощью которых мы описываем жидкости. Это – так называемая дуальность гравитациижидкости.

Эта теория не нова, она разрабатывается уже около шести лет. Однако, если гравитацию можно приравнять к жидкости, как насчет турбулентности.

"Много лет физика утверждала, что гравитация не может быть турбулентной. Ведь ее можно описать уравнениями, которые очень отличаются от уравнений динамики жидкостей. То есть, турбулентность гравитации даже не предполагалась. Получается, что или существует проблема с дуальностью, и гравитация действительно не подпадает под описание жидкости, или же на самом деле турбулентность гравитации может существовать".

Группа ученых – Лехнер, Хуан Янг (Huan Yang) и Аарон Циммерман (Aaron Zimmerman) решили заняться этой проблемой. Исследователи решили заняться изучением быстро вращающихся черных дыр, потому что описание их динамики говорит о том, что пространство-время вокруг них менее вязкое, чем вокруг других видов черных дыр. Низкая вязкость увеличивает шансы на турбулентность, - вода, например, больше склонна закручиваться в воронки, чем патока. Так же ученые исследовали нелинейные искажения черных дыр. Этот анализ показал, что пространство-время на самом деле может становиться турбулентным.

Эта работа пока представляет собой лишь теорию, однако, следующее поколение датчиков, которые смогут обнаружиться гравитационные волны, возможно, сможет предоставить практические доказательства правоты ученых. Если теория верна, тогда гравитационные волны должны немного отличаться от того, что предполагают прежние модели. Зная об этой разнице, ученые смогут лучше находить гравитационные волны. И, конечно же, обнаружение этой разницы будет прямым доказательством гравитационной турбулентности.