Как проверяется физическая теория?

[Дрюша]

Вы взяли пример объектов с разной топологией. Сфера покрывается 2-мя картами, а плоскость одной. Отсюда могут быть сюрпризы и несоответствия. В РТГ в Минковского вложено некое поле - гравитационное, которое дает эффективную риманову геометрию.

Вот, именно это я и хотел сказать. Что РТГ и ОТО - ни разу не могут быть эквивалентами или, как предлагал считать (или настаивал) И.Д. Новиков, - разными взглядами на- или интерпретациями одного и того же. Похоже (и даже - наверняка) сам автор РТГ Логунов - не питал иллюзий за этот счёт. Млдель пространства в РТГ можно было бы условно назвать "биметрической" лишь в некотором слабогравитационном приближении, но не более того. В тех случаях, когда кривизна пространства-времени (в "эффективной" метрике) - не просто чуть-чуть "отклоняет" что-то там (геодезические, лучи света и т.п.), а меняет саму топологию пространства, то одна из метрик (как полагает Логунов, - Минковского, то есть, - Псевдоэвклидовая) является "истнной", и именно она определяет собой топологию пространства(-времени), а другая - ложная, ненастоящая, и там она уже перестаёт удовлетворять аксиомам (основным требованиям) к "метрике", теряет однозначность, непрерывность, что-то там может обращаться в бесконечность, во всё что угодно, - и фиг с ней. То есть, таки-да, есть некий "пробный камень", исчерпывающий тест, который должен поставить жЫрную точку в споре между Эйнштейном и Логуновым. Потому что, коль скоро по Логунову, эйнштейновский принцип эквивалентности - в корне неверен, то значит, в каких-то условиях материя в гравитационном поле ведёт себя - не так, как она это делает в поле сил инерции, то эти условия, предположительно, - вот такие. Когда кривизна определяет собой топологию пространства(-времени). Ну, например, если удастся "слазить" (с возвращением назад, разумеется) под предполагаемый "горизонт событий" такого о бъекта, который согласно ОТО (Шварцшильду, Керру, Оппенгеймеру-Волкову) должен был бы быть "чёрной дырой". Или, как Гарри Гудини, выбраться за пределы "замкрутой вселенной" Фридмана. То есть, залезть и выбраться, цепляясь не за "эффективные" линии координатной сетки (которая, впрочем, "там" теряет свою "эффективность"), а за некую Истинную координатную сетку пространства Минковского, линии которой остаются невозмутимо прямыми. Тогда - да. Тогда можно было бы однозначно сказать, что Логунов - прав, а Эйнштейн - виноват.

[ulitkanasklone]

Потому что, коль скоро по Логунову, эйнштейновский принцип эквивалентности - в корне неверен, то значит, в каких-то условиях материя в гравитационном поле ведёт себя - не так, как она это делает в поле сил инерции, то эти условия, предположительно, - вот такие.

Ну академик так категорически не выражался. Он лишь подчеркивал, что этот принцип неправильно понимают в литературе и есть несколько оттенков его, что даже в самой ОТО он не выполняется в сильном определении.

Пока отвлекусь от биметрики, поскольку там лучше привести рисунок ( она может быть и в сильных полях, тут неправы). Выпишу предсказания ОТО для однородной вселенной, а именно метрику Фридмана-Уокера:
\[ ds^2=c^2dt^2-a^2(t)[\frac{dr^2}{1-k^2r^2}+r^2(d{\theta}^2+sin^2(\theta)d{\varphi}^2)] \]

ОТО дает вообще говоря три варианта - три решения при k>0, k<0 ,k=0., что соответствует трем типам вселенных. При этом масштабный фактор  \( a(t) \) зависит от соотношения плотности и давления , а также от знака k. А РТГ дает тех же исходных самых данных (если отбросить несущественные члены с массовым гравитоном) только один вариант k=0 и тот же самый вид решения.
То есть она более жесткая к эксперименту. Логунов считает, что мы живем в одной вселенной и плоская часть метрики конформно евклидова ("плоская"). ОТО же предсказывает, что  возможен разный вариант вселенных , но это же приводит к неоднозначности. Даже расстояние между звездами зависит от k, то есть от выбранной модели. Впрочем такая неоднозначность многим нравится - можно пофантазировать, что бывают другие вселенные с точки зрения ОТО. А можно поиграться k и подогнать расстояние до звезды под эксперимент. ЧТо касается дальнейших предсказаний, то ОТО и РТГ сходятся , учитывая вот этот момент с плоской пространственной частью. То есть диф. уравнения для масштабного фактора одинаковые для k=0 для ОТО и РТГ. Другой вопрос, как интерпретировать красное смещение  и прочие наблюдательные факты. Ну кому-то нравится жаргоны типа "расширение" вселенной, "разбегание" галактик. Почему-то в литературе этому придается большое значение в смысле наглядности изложения фактов. По мне так правильнее говорить об изменении геометрии со временем. То есть метрические компоненты ( куда входит масштабный фактор), меняются со временем и дают удлинении волны излученного света.   По Логунову , когда свет от далекой звезды достигнет наблюдателя, само поле ( в ОТО - геометрия) изменится , значит будет частотный сдвиг.

Если выяснится, что мы имеем пред собой плоскую вселенную, то значит ли это , что надо отбросить ОТО? Тут видите какой нюанс - раньше в физики не было такого случая, чтобы теория давала такой широкий спектр решений.

Как только РТГ получила однозначное решение, то гипотезу про инфляцию можно не рассматривать. Вселенная и так бесконечна,  однородна и не имеет начала. Если добавить массивный гравитон ( или недостающие части в метрике), то проблема с сингулярностью отпадает, поскольку в сильных полях при a=0 получается остановка сжатия.
 

[ulitkanasklone]

Я не знаю, кому и что я пояснил, но мне-то по-прежнему непонятно.
Вот есть, скажем так, некий "Мир" Ш-да в каких-то координатах. На радиальной бесконечности, этот "Мир" Ш-да превращается в некий "Мир" М-го в этих же самых координатах. Уравнения геодезических в этих "Мирах" такие, как я выписал. Разница, вроде бы видна. Что еще нужно сравнивать, какую разность?

Напишите то же самое решение в гармонических или изотропных координатах и у вас сразу встанет вопрос, а как записать мир МИнковского.
В РТГ - там хитрее, там если  изменили координаты в Минковском, то по аналогичному закону изменяются и координатная сетка в геометрии риманова пространства.

[rsarsa]

На мой взгляд затянувшийся диалог о том, что правильно РТГ или ОТО говорит о неком кризисе в области теоретической физики. Вот цитата:
"Чего бы другого не говорили о теории струн, петлевой квантовой гравитации и других подходах, они не добились обещанного на этом фронте. Стандартное извинение, что эксперименты на этих масштабах невозможно провести, – но, как мы видели, это не так. Так что должна быть другая причина. Я уверен, что имеется нечто основополагающее, что мы упускаем, некоторое ошибочное предположение, которое мы все делаем. Если это так, тогда нам нужно изолировать ошибочное предположение и заменить его новой идеей.

Что может быть таким ошибочным предположением? Моя догадка, что оно содержит две вещи: основания квантовой механики и природу времени. Мы уже обсуждали первое; я нахожу многообещающим, что недавно были предложены новые идеи по поводу квантовой механики, мотивированные изучением квантовой гравитации. Но я сильно подозреваю, что ключом является время. Все больше и больше я чувствую, что квантовая теория и ОТО обе глубоко ошибаются по поводу природы времени. Не достаточно объединить их. Имеется более глубокая проблема, возможно, восходящая назад к истокам физики."
Ли Смолин "Неприятности с физикой....".
И ковыряния и переписывания одних и тех же формул в разных измерениях и системах (ОТО, РТГ, теория струн, М-теория и т.д.) не приводит ни к чему - теории квантовой гравитации как не было, так и нет.   Может Смолин прав и вся проблема во времени? Ведь, а что мы знаем о нем? Думаю ничего...
 

[yisnep]

Напишите то же самое решение в гармонических или изотропных координатах и у вас сразу встанет вопрос, а как записать мир МИнковского.

ulitkanasklone, чтобы мне захотеть загрузить себя такой работенкой, я ведь должен понимать, почему непременно такой вопрос передо мной встанет. Почему, после того, как я проделаю эти преобразования, мне вдруг непременно должно захотется узнать "а как записать мир МИнковского"? Почему передо мной, такой вопрос непременно должен возникнуть?
Вы, как я понимаю, проделывали такие преобразования координат? Так выпишите результат сюда и растолкуйте наглядно, в связи с чем встает вопрос о Минковском?

[yisnep]

Может Смолин прав и вся проблема во времени?

rsarsa, лично я, поддерживаю ваш вопрос. Даже, если Смолин прав не во всем и проблему видит не совсем там, где она есть, его настроение, на мой взгляд, имеет вполне серьезные основания.
Добавлю, на всякий случай, что давненько и не помню в какой теме, но я поднимал подобный вопрос. И моими основными и жесткими оппонентами, тогда, были Олег Титов и Дмитрий Вибе. Так что, готовьтесь.

[VimanaPro]

На мой взгляд затянувшийся диалог о том, что правильно РТГ или ОТО говорит о неком кризисе в области теоретической физики. Вот цитата:
"Чего бы другого не говорили о теории струн, петлевой квантовой гравитации и других подходах, они не добились обещанного на этом фронте. Стандартное извинение, что эксперименты на этих масштабах невозможно провести, – но, как мы видели, это не так. Так что должна быть другая причина. Я уверен, что имеется нечто основополагающее, что мы упускаем, некоторое ошибочное предположение, которое мы все делаем. Если это так, тогда нам нужно изолировать ошибочное предположение и заменить его новой идеей.

Что может быть таким ошибочным предположением? Моя догадка, что оно содержит две вещи: основания квантовой механики и природу времени. Мы уже обсуждали первое; я нахожу многообещающим, что недавно были предложены новые идеи по поводу квантовой механики, мотивированные изучением квантовой гравитации. Но я сильно подозреваю, что ключом является время. Все больше и больше я чувствую, что квантовая теория и ОТО обе глубоко ошибаются по поводу природы времени. Не достаточно объединить их. Имеется более глубокая проблема, возможно, восходящая назад к истокам физики."
Ли Смолин "Неприятности с физикой....".
И ковыряния и переписывания одних и тех же формул в разных измерениях и системах (ОТО, РТГ, теория струн, М-теория и т.д.) не приводит ни к чему - теории квантовой гравитации как не было, так и нет.   Может Смолин прав и вся проблема во времени? Ведь, а что мы знаем о нем? Думаю ничего...
 

На мой взгляд это говорит о двух вариантах: - либо массовое оглупление как следствие общеобразовательно-информативного передоза, - либо оглупления нет, а есть нормальная ситуация, связанная с пониманием ценности практического выхлопа от понимания гравитации.

Это не конспирология (никого же подмывает назвать конспирологией и вымыслом корпоративные лаборатории по синтезированию новых хим.соединений). Это предположение. Тот же Периметр - https://www.perimeterinstitute.ca/about/about/what-we-research ничего ещё не "родил", но финансированию ничего не угрожает. Есть менее известные места, где ситуация аналогична: мизерные по сравнению с финансированием результаты.

Вполне допускаю ситуацию, в которой новая физическая теория (гравитации) будет проверена не традиционным способом: публикацией в рецензируемом журнале с рядом подтверждающих теорию опытов ( как это было с ОТО), а более современным способом: массовым выпуском устройств, в которые будут "вшиты" новые технологии на основе такой теории.

имхо:
что касается спора в этой теме остро и тупо конечников, то, на мой взгляд, это весьма добротный"белый шум", не более
что касается Ли Смолина, то он прав: имеется более глубокая проблема, возможно, восходящая назад к истокам физики

[ivanij]

Вполне допускаю ситуацию, в которой новая физическая теория (гравитации) будет проверена не традиционным способом: публикацией в рецензируемом журнале с рядом подтверждающих теорию опытов ( как это было с ОТО), а более современным способом: массовым выпуском устройств, в которые будут "вшиты" новые технологии на основе такой теории.

   Новые технологии создаются на основании экспериментальной проверки в любом случае. Поэтому даже если получится обойтись без публикации в журнале, от традиционного метода всё равно не уйти.

[VimanaPro]

Вполне допускаю ситуацию, в которой новая физическая теория (гравитации) будет проверена не традиционным способом: публикацией в рецензируемом журнале с рядом подтверждающих теорию опытов ( как это было с ОТО), а более современным способом: массовым выпуском устройств, в которые будут "вшиты" новые технологии на основе такой теории.

   Новые технологии создаются на основании экспериментальной проверки в любом случае. Поэтому даже если получится обойтись без публикации в журнале, от традиционного метода всё равно не уйти.

Имелось ввиду не отсутствие экспериментов как таковых.
Имелось ввиду отсутствие публичности экспериментов разработчиков до массового появления устройств (типа монополии на атомную бомбу 1945 года)

[ivanij]

  Аналогия с атомной бомбой не может здесь "сработать", потому, что на самом деле эксперименты, расчёты и публикации - были. Иначе в СССР она вряд ли была бы создана в такие короткие сроки, ведь учёные не решались просить средства на такой грандиозный, но во многом сомнительный проект у высшего руководства в тяжелейшем 1942 году.
 Началось всё с письма рядового Московского ополчения (будущего академика) В.Н.Флёрова в Кремль, в котором он писал, что все западные журналы перед самой войной как по команде прекратили публикации по ядерной физике. Отсюда - вывод. Работы засекречены и ведутся в направлении  создания оружия.
 После этого соотв. работы были развёрнуты и в СССР. Впрочем, современные историки науки описывают это несколько иначе, но, в основном, похоже. 

[jet]

три решения при k>0, k<0 ,k=0., что соответствует трем типам вселенных.

Это  http://www.astro.ucla.edu/~wright/CosmoCalc.html   имеется ввиду где open/flat в LCDM?

[VimanaPro]

  Аналогия с атомной бомбой не может здесь "сработать", потому, что на самом деле эксперименты, расчёты и публикации - были. Иначе в СССР она вряд ли была бы создана в такие короткие сроки, ведь учёные не решались просить средства на такой грандиозный, но во многом сомнительный проект у высшего руководства в тяжелейшем 1942 году.
 Началось всё с письма рядового Московского ополчения (будущего академика) В.Н.Флёрова в Кремль, в котором он писал, что все западные журналы перед самой войной как по команде прекратили публикации по ядерной физике. Отсюда - вывод. Работы засекречены и ведутся в направлении  создания оружия.
 После этого соотв. работы были развёрнуты и в СССР. Впрочем, современные историки науки описывают это несколько иначе, но, в основном, похоже. 

Из праздного любопытства просматриваю почти всё, что публикуется по гравитации (в т.ч. и по "мусорным" и альтовым публикациям).
Публикаций в отличие от 1942 года много, но их уровень даже ниже обсуждений, скажем обсуждений внутри того же Периметра. Бодалово РТГ с ОТО существует наверное только в головах сторонников РТГ. Большинство уже давно ушло далеко-далеко

[Дрюша]

А далеко-далеко - это куда? Может, - совершенно по другому направлению, вообще. А те конкретные вопросы, которые стояли тогда, - никуда не делись и сейчас.

[VimanaPro]

А далеко-далеко - это куда? Может, - совершенно по другому направлению, вообще. А те конкретные вопросы, которые стояли тогда, - никуда не делись и сейчас.

Дрюша, о каких конкретных вопросах идёт речь ?
Будет ли Вам достаточно только ответов без теории (без доказательства почему именно так, а не иначе) ?
 

[yisnep]

А далеко-далеко - это куда? Может, - совершенно по другому направлению, вообще.

Да, можно так думать. И, мне кажется, даже нужно так думать. И, мне думается, тот, кто указал стратегическое направление, сам маненько "воду замутил", направив все свои усилия к единости.

[yisnep]

Имхо: сама маненько "воду замутила" 

Физике-то без разницы. А с сам-сама, пусть ТАМ разбираются.

[ulitkanasklone]

Это  http://www.astro.ucla.edu/~wright/CosmoCalc.html   имеется ввиду где open/flat в LCDM?

Не понял, что там по ссылке. Это стандартные решения для вселенной - замкнутая , открытая и плоская.

[jet]

Это  http://www.astro.ucla.edu/~wright/CosmoCalc.html   имеется ввиду где open/flat в LCDM?

Не понял, что там по ссылке. Это стандартные решения для вселенной - замкнутая , открытая и плоская.

Там космологический калькулятор, без замкнутого решения, с открытой и/или плоской моделью.. Поищу, может найду на русском...
Такая беда что по LCDM нормальных исчерпывающих статей на русском по сути нет. Все серьезные источники наглоязычные.

[ulitkanasklone]

Так выпишите результат сюда и растолкуйте наглядно, в связи с чем встает вопрос о Минковском?

Хотелось доделать начатую работу. Выпишу несколько метрик для внешнего поля одинокого статического тела массой М.

В стандартной форме в прямоугольных координатах.
\[ ds^2=(1-\frac{r_g}{r})dt^2c^2-[\frac{1}{(1-\frac{r_g}{r}}-1]\frac{(xdx+ydy+zdz)^2}{r^2}-dx^2-dy^2-dz^2 , \quad r=\sqrt{x^2+y^2+z^2} \quad (1) \]
В изотропной форме:
\[ ds^2=\frac{(1-\frac{r_g}{4r^4})^2}{(1+\frac{r_g}{4r^4})^2}-(1+\frac{r_g}{4r})^4(dx^2+dy^2+dz^2), \quad r=\sqrt{x^2+y^2+z^2} \quad (2)  \]
Ну и например в гармоническом виде в прямоугольных координатах:
\[ ds^2=\frac{r-r_g}{r+r_g}dt^2c^2-(1+r_g/r)(dx^2+dy^2+dz^2)- \frac{r-r_g}{r+r_g}(r_g/2)^2\frac{(xdx+ydy+zdz)^2}{r^4} , \quad r=\sqrt{x^2+y^2+z^2} \quad (3)  \]

С точки зрения ОТО это одна и та же метрика (если ничего не наврал в записях) , записанная в разных координатах, здесь для упрощения я использовал одни значки \( t,x,y,z,r \).
И вводим глобальную метрику Минковского (или фоновую метрику) в галилеевых координатах:
\[ ds^2=dt^2c^2-dx^2-dy^2-dz^2 \quad(4) \]
Спрашивается - какой из метрик риманова пространства мы поставим в соответствие метрику (4) ? Ответа нет на этот вопрос, а это важно, если сравнивать геодезические пустого пространства и при наличии шара.
Разумеется , если поставить эксперимент так, чтобы фоновая метрика вычиталась, то все будет нормально в соответствии с решениями ОТО.
Можно предложить такой эксперимент.



На оси Х -A,B,C..- проекции удаленных звезд , которые в течении эксперимента не изменяют своего положения и имеют фиксированные координаты. Вначале нет массивного тела и можно в идеале откалибровать пространство и это будет наш эталон - пространственная часть метрики Минковского.
В первом случае (на верхнем рисунке) мы фиксируем на аппаратуре, которая также неподвижна, лучи света от отдаленных звезд, как они бы двигались в пустом пространстве, то есть по прямой. Во втором случае, при наличии массивного идеального шара без вращения. Он может даже двигаться строго вдоль оси X. Мы заметим возрастание отклонения луча света от прямой, а потом опять убывание.  При этом и звезды и измерительная аппаратура находятся по прежнему в плоском пространстве-времени с хорошим приближением.
РТГ дает строго однозначное решение задачи - одно максимальное число, поскольку фоновая метрика привязана к гармоническим координатам.
Если решать задачу в ОТО во втором приближении, то мы увидим теоретические 3 предсказания.
Вместо звезд можно , наверное использовать лазерный луч. Так что , проверка теорий еще предстоит .

Здесь конечно нельзя сказать, что одному событию М соответствует все 4 координаты (t,x,y,z) поскольку мы выполняем измерения не одновременно, а в разное время. Но наверное , можно это опустить, поскольку поле вне шара статическое (если бы оно не двигалось, а было бы зафиксировано ).

[yisnep]

Напишите то же самое решение в гармонических или изотропных координатах и у вас сразу встанет вопрос, а как записать мир МИнковского.

ulitkanasklone, чтобы мне захотеть загрузить себя такой работенкой, я ведь должен понимать, почему непременно такой вопрос передо мной встанет. Почему, после того, как я проделаю эти преобразования, мне вдруг непременно должно захотеться узнать "а как записать мир МИнковского"? Почему передо мной, такой вопрос непременно должен возникнуть?
Вы, как я понимаю, проделывали такие преобразования координат? Так выпишите результат сюда и растолкуйте наглядно, в связи с чем встает вопрос о Минковском?

И вводим глобальную метрику Минковского (или фоновую метрику) в галилеевых координатах:
ds2=dt2c2−dx2−dy2−dz2(4)

Спрашивается - какой из метрик риманова пространства мы поставим в соответствие метрику (4) ? Ответа нет на этот вопрос, а это важно, если сравнивать геодезические пустого пространства и при наличии шара.
Разумеется , если поставить эксперимент так, чтобы фоновая метрика вычиталась, то все будет нормально в соответствии с решениями ОТО.

ulitkanasklone, спасибо за ответ, но мне кажется, что мои вопросы и ваш ответ состыковать просто невозможно. Я задавал вопросы с "колокольни" ОТО. А Вы отвечаете с "колокольни" РТГ. Я и с фоновой метрикой, никогда дела не имел, и не понимаю, в чем необходимость сравнения геодезических. И с идеологией РТГ у меня, ведь, вообще согласия нет. И, тем более, Вы сами же говорите, что выбросив фоновую метрику получим все в согласии с ОТО.