Решён
Как выглядит формула Эйнштейна для темной энергии?

Квантовый Механик • Физика •
2.1k
5

Читал статью про расширение вселенной и наткнулся на упоминание "формулы Эйнштейна для темной энергии". Пытаюсь понять, о чем вообще речь.

Это уравнения поля из общей теории относительности с лямбда-членом? Или что-то другое? И вообще, сам Эйнштейн выводил формулу именно под темную энергию, или это постфактум переосмыслили его работы?

Буду рад любому нормальному объяснению, желательно без страниц интегралов.

КосмологияОбщая теория относительностиТемная энергияФизикаЭйнштейн

5 ответов

Лучшие Новые Старые
Решение
90
Участник • 4 ответа

Никакой отдельной "формулы Эйнштейна для темной энергии" не существует. Это популярное журналистское упрощение.

Есть уравнения поля Эйнштейна из ОТО:

G_μν + Λg_μν = (8πG/c⁴) T_μν

Член Λg_μν - это и есть космологическая постоянная лямбда, которую сам Эйнштейн ввел в 1917 году. Он хотел получить статичную вселенную (считал, что она не расширяется и не сжимается). Когда Хаббл показал, что вселенная расширяется, Эйнштейн назвал лямбду "величайшей ошибкой своей жизни" и выбросил ее из уравнений.

В 1998 году астрономы обнаружили, что расширение вселенной ускоряется. Объяснить это можно только если вернуть лямбду обратно - но уже с другим знаком и другой интерпретацией. Теперь она описывает энергию вакуума, которую и называют темной энергией.

Так что формула та же самая. Просто один и тот же член уравнения получил новый физический смысл спустя 80 лет.

Аватар Квантовый Механик
Квантовый Механик Автор

Отличное объяснение, спасибо. То есть по сути Эйнштейн случайно предсказал темную энергию, пытаясь ее отменить - это иронично до предела.

Аватар Антон Android
Антон Android

Именно так. Причем текущее измеренное значение лямбды настолько мало (порядка 10^-52 м^-2), что квантовая теория поля предсказывает его на 120 порядков больше. Это одна из главных нерешенных проблем физики.

12
Участник • 1 ответ

Если совсем коротко: формулы как таковой нет, есть уравнения ОТО с космологической постоянной. Темная энергия - это современная интерпретация этой постоянной, не отдельная теория.

26
Участник • 1 ответ

Добавлю немного матчасти про физический смысл. Темная энергия ведет себя как жидкость с отрицательным давлением - уравнение состояния у нее w = -1 (примерно). Это значит, что в отличие от обычного вещества, которое при расширении вселенной разбавляется, плотность темной энергии остается постоянной. Расширяется объем - растет суммарная энергия. Именно это и создает эффект антигравитации на космологических масштабах.

Эйнштейн про "отрицательное давление" не думал вообще. Он решал математическую задачу стабилизации уравнений. То что лямбда описывает именно такую среду выяснилось позже.

17
Эксперт • 1 ответ

Кстати, интересный момент: мы до сих пор не знаем, что такое темная энергия в реальности. Лямбда - это просто математический костыль, который заставляет уравнения сходиться с наблюдениями. Альтернативные теории (квинтэссенция, модифицированная гравитация) тоже имеют право на жизнь. Так что "формула" есть, а понимания физической природы нет.

0
Участник • 1 ответ

Слышал что темная энергия вообще выдумка и никто ее не видел в лабораторных условиях. Может это просто ошибка в измерениях красного смещения сверхновых?

Написать ответ

Визуальный редактор (WYSIWYG)
Премодерация гостей

Вы отвечаете как гость. Ваш ответ будет скрыт до проверки модератором. Чтобы ответ появился сразу и вы получали репутацию — войдите в аккаунт.

Или войдите в систему
Будьте вежливы и соблюдайте правила платформы.