Волны Гравитации — Кип Торн, лекции Гамова №51 (2017)- до Нобеля

Изменено: 10.12.2018 Posted on

Здесь кроме нобелевских лауреатов по физике 2017 г., На пороге новой астрофизики: онлайн-трансляция конференции LIGO и VIRGOАстрономия, — Гамовский центр и лекции в Колорадо, с помощью КИП Торн, Пионер гравитационных волн и ‘Интерстеллар’,  продолжает его био-связи и учебники, как ислам. SalamА. (PhD 1К- первого Кембриджа, NP-79) с исторической лекцией,  в Гамовской лекции с 25 Нобелевских лауреатов, 51st Gamow Lecture — Dr. Kip Thorne — YouTube 27.4.17

Видео по запросу Chair of Physics and the Gamow Lecture committee▶ 1:43:14 27.6.17 — Physics CU Boulder presents 51 Gamow Mem… -создатель фильма «Интерстеллар», проф.Калтех — Фейнмана (16a), коллеги — автора странности и кварков Gell-Mann — BeauTruth

Лучшее на русском —10 лекторов: проф.МГУ С.Попов esquire.ruмем ч.дыры не сосут (аяяй-а еще проф.растолковывает, ошибки — типа длины волн — не атома (1А=0.1 нм), в тысячи раз больше (0.4-0.8 мкм видимого света), м.б. также применить к Ч.Д., управляющим т.о. окружением, как ТМ

Напомним (смысл) Cambridge [ˈkeɪmˌbɹɪdʒ] — вход и мост в English как международный язык и мир (на русском  см.Научная гостиная: История Нобелевской премии и семьи Нобель в России 24.06.16 Питер Нобель-Олейникофф, а гравитации Kip Thorne — Lecture «Exploring the Universe with Gravitational Waves» November 18, 2016 / Physics Faculty, Moscow State University VK: — с русским Кип Торн — Лекция «Гравитационные волны и познание Вселенной: LIGO, Большой взрыв и черные дыры» Физ фак МГУ Кип Стивен Торн, с ТМ Засов Анатолий — Лекция «Вращение галактик и темная масса» Попов Сергей — Лекция «Самые быстрые звезды», — ученица Гамова В.Рубин и др.- после Англии, где Ньютон (34с>18 р. Isaac Newton в 1 Кембридже у Барроу около 1666 года описал  гравитационное взаимодействие в рамках классической механики  законом {\displaystyle F=G\cdot {m_{1}\cdot m_{2} \over r^{2}}}, где G — гравитационная постоянная, равная 6,67408(31)·10−11 м³/(кг·с²)[1], в письме к Галлею упоминая Буллиальда, Рена и Гука[10]. «Математические начала натуральной философии» (1687) вывели из эмпирических законов Кеплера  математическую модель законов тяготения и движения (второй закон Ньютона) и их математический анализ  небесной механики, уже не гелиоцентрической — в задаче двух тел планета вращается не вокруг Солнца, а вокруг общего центра тяжести, и нужно учесть влияние планет друг на друга. Создавший самую знаменитую лабораторию мира и 1-го Кембриджа  Генри Кавендиш в 1798 году осуществил прямую проверку закона тяготения через чувствительные крутильные весы[11] — фактически определил гравитационную постоянную и вес Земли (реально среднюю плотность?), а работавший через век в его лаборатории Максвелл развил понятие волн вместо атомов механики Ньютона. Он также показал, чтСпектр экзопланетыо наблюдаемые массы должны разрываться силами (разности орбит) Кеплера, подобно кольцу Сатурна, и только гипотеза 99% первичного Н-Не позволила Вайцзеккеру (1945) разрешить конденсацию (в конце кн.Гамова) масс Джинса. Главный ? астро сейчас — экзопланеты, например, можно сравнить с г Альфена (с массой звезд).  ФИЗИКА, АСТРОФИЗИКА     КОММЕНТИРОВАТЬ

публикации октября 2017- обнаружение первого гравитационно-волнового всплеска от слияния нейтронных звезд, до 100 статей 5000 авторов, т.к. кроме сигналов на LIGO и VIRGO удалось увидеть гамма-всплеск и последующее послесвечение в других диапазонах, включая оптический. Т.к.гравитационно-волновой и электромагнитный сигналы, шедшие к нам многие миллионы лет, пришли одновременно с точностью порядка секунд, скорости распространения гравитационных и электромагнитных волн с точностью лучше одной миллионной от одной миллиардной равны. Статьи были посвящены синтезу элементов в результате слияния, а также определению уравнения состояния вещества нейтронных звезд.

Для проверки теорий гравитации важны и прямые эксперименты в Солнечной системе. В статье от 9 октября — как можно будет проверять альтернативные теории гравитации, когда станут возможными высокоточные определения расстояния до Марса (точнее – до его спутника Фобоса) с помощью лазера (как для Луны, где установлены уголковые отражатели) и с помощью спутников, в деталях доступна  студенту второго курса физфака, а основные идеи  практически всем интересующимся.

Главный пояс астероидов между орбитами Марса и Юпитера заполнен железно-каменными телами, есть и с большим содержанием льдов, статья 10 октября об астероиде 288P (300163) как двойной комете, с десятком известных объектов, возник около 7-8 миллионов лет назад после разрушения-столкновения тела до 10 километров. В ноябре статьи обсуждают возможность строить карты поверхности относительно близких землеподобных экзопланет (например, Проксимы b) уже с помощью следующего поколения наземных оптических телескопов, через десять лет.— Сергей Попов

Астрономия после физики связана с химией и астрохимии  обзор 16 октября включает изучение молекул в межзвездной среде (долго было почти всей), формирующихся звезд, атмосфер экзопланет и протопланетных дисков, с обзором SPHERE на VLT с картинками (и с ALMA) и физикой дела. В статье от 18 октября очередной каталог экзопланетных кандидатов по данным Кеплера включает более 4000, анализ алгоритмов Kepler за четыре года работы в «боевом» режиме), с орбитальными периодами от  шесть часов до почти что двух лет, в основном близко, до тысяч световых лет. Через несколько лет спутник Gaia расскажет о «нашей» половине Млечного Пути, до центра. За ним из излучения водяных мазеров на VLBA Санна дали тригонометрический параллакс структур в противоположной части Галактики на расстоянии 20 кпк от нас (около 65 000 световых лет), понимание устройства спиральной структуры нашей Галактики в ее дальней половине, в статье от 17 октября.

Наш перевод статьи о Г-волнах ж.Колорадо (см.ссылки амер.Ун.в конце) Просмотреть livestream видео 51стДжордж Гамов мемориальная Лекция на Cu Боулдер «Профессор Гамов был бы в восторге от недавнего открытия ЛИГО гравитационных волн от сталкивающихся черных дыр”, — говорит Пол Бил, профессор физики и руководитель Комитета по лекциям памяти Гамова.  Вид и статья в журнале:

Альберт Эйнштейн предсказал существование “гравитационных волн” в 1916 году на основе своей общей теории относительности, но потребовалось столетие, чтобы доказать его правильность.

11.2.2016, группа физиков из Лазерно-Интерферометр-Гравитационно-волновой Обсерватории, или ЛИГО, научного сотрудничества, объявила, что многолетние поиски увенчались успехом с обнаружением гравитационных волн в сентябре 2015 года.

Кип Торн связал эти события истории физики: “Начиная примерно 50 лет назад, я использовал новый вид излучения, чтобы исследовать вселенную,- гравитационные волны, колебания ткани пространства и времени”, — посвятил свою жизнь разгадке тайны “деформированной части Вселенной”, включая черные дыры, червоточины сквозь пространство и пятое измерение, как ученый, автор и участник двух голливудских наиболее точных с научной точки зрения научно-фантастических фильмов.

Торн

КИП Торн с изображением из Калтеха столкновения двух черных дыр.

27 апреля, в 51 Джордж Гамов мемориальной лекции в аудитории Маки на Cu Боулдер на тему, “Прощупывая Деформированные части Вселенной Гравитационными волнами: от большого взрыва до черных дыр.”

Лекции, представленные кафедрой физики, стали возможными благодаря завещанию в честь Гамова, работавшего в КР, который впервые ввел понятие, которое стало известно как Большой взрыв, автора многих любимых книг, популяризирующих науку.

“Мы гордимся тем, что Кип Торн даст в 51-й лекции Мемориал Джорджа Гамова. Профессор Гамов был бы в восторге от недавнего открытия ЛИГО гравитационных волн от сталкивающихся черных дыр”, — говорит Павел Бил, профессор физики и руководитель  Комитета лекций памяти Гамова.

“Как Джордж Гамов, Кип сделал эпохальный вклад в астрофизику, и…значение науки для ученых и широкой общественности. Большинство из нынешнего поколения физиков и астрофизиков узнали об общей теории относительности из учебника Тяготения Чарльз Мизнер, Кип Торн и Джон Уилер. КИП говорил мне, что Джордж Гамов вдохновил его на изучение физики. Много нынешних и будущих ученых может сказать то же самое о Кипе Торне”.

Детали вселенной “извращенный” стороны могут лежать далеко за пределами понимания большинства  любителей науки, но есть отличная метафора для черных дыр и гравитационных волн: в Эйнштейновской общей теории относительности, сила тяжести — результат растяжения пространства и времени, массы и энергии, так же, как шар для боулинга и натяжной батут. Пространство и время вблизи черной дыры натянуты так сильно, что даже свет не может вырваться.

27 апреля 2017 информация: colorado.edu/physics/gamow-lecture или 303-492-6952

Фримен Дайсон -теоретик (Институт перспективных исследований); автор книги A Many Colored Glass: Reflections on the Place of Life in the UniverseРазноцветное стекло: отражения места жизни во Вселенной»), Еретические мысли о науке и обществе23.03.2009, Как могут сосуществовать несовместимые мировоззрения и представления о Вселенной. Одно из них – классическая картина нашего мира как подчиняющаяся всемирному тяготению совокупность объектов и явлений, которые мы способны видеть и ощущать. Другое – зависящая от вероятностей и неопределенностей квантовая картина атомов и излучений, которые ведут себя непредсказуемым образом….хочется понять – если гравитон существует, можно ли его обнаружить?…есть основания предполагать, что ответ отрицательный. Подтверждением (1а- или опровержением?) служит устройство по обнаружению гравитационных волн под названием LIGO (Laser Interferometer Gravitatio nal-Wave Observatory[24]), части которого находятся сейчас в штатах Луизиана и Вашингтон. …Что он думает сейчас?

Гравитационные волны как колебания батута, вызванные движениями шаров для боулинга, тянут сжатия пространства и времени, распространяющихся со скоростью света. Торн давно предположил, что столкновения и слияния двух черных дыр будет излучать энергию в форме гравитационных волн. Более половины своей карьеры он ориентирован на гравитационные волны. В 1984 году он стал соучредителем ЛИГО (с Райнер Вайс из Массачусетского технологического института и Рональд Древер из Калифорнийского университета), чтобы “открыть гравитационные волны как инструмент для изучения Вселенной”. Пять лет спустя, ученые успешно убедили Национальный научный фонд и Конгресс профинансировать инструменты для поиска. ЛИГО начал полностью функционировать в 2002 году. ЛИГО одновременно действует как две обсерватории за более 1800 километров, в городе Ливингстон, штат Луизиана., и Ричленд. Используя зеркальные массивы, лазерный интерферометр, и квантовые запутанности, ученые искали признаки гравитационных волн.

“Как гравитационные волны идут, они толкают зеркала и обратно … и лазеры туда и обратно”, — говорит Торн. “Зеркала движутся только 1/100— годиаметра протона. … Это очень мало, самое точное измерение из крошечных движений и времени, которые уходят на рождение Вселенной”.

“Рябь”, обнаруженная ЛИГО была произведены в результате столкновения и слияния двух черных дыр, создавая единую, более массивную вращающуюся Ч.Д.

“Мы сейчас наблюдаем черные дыры во плоти, как они никогда не наблюдались. Мы учимся экспериментально, как черные дыры ведут себя, когда они сталкивают настоящую бурю пространства и времени”, — говорит Торн.

“То, что команда сделала, аналогично, когда Галилей навел свой телескоп на небо в первый раз и открыл спутники Юпитера, которые открыли (новое) астрономии. Мы сделали это с совершенно другим видом излучения и, как и открытия Галилея оказали влияние для многих столетий, это способ изучения Вселенной будет продолжать оказывать влияние в течение длительного времени в будущем.”

Гравитационные волны должны также нести информацию о первых мгновений Большого Взрыва. “Они являются инструментом, чтобы наблюдать самые ранние моменты Вселенной, почти Планковское время”, — говорит Торн. Планковское время 10-43 секунд-это самый ранний момент, когда гравитация стала отличной от других фундаментальных сил.

Описанный в Калифорнийском технологическом институте физики коллегой (Preskill) как “дальновидный ученый” Торн получил  премии Лилиенфельд американского физического общества имени Карла Шварцшильда, немецкого астрономического общества медаль и медаль Альберта Эйнштейна, его общества в Берне, Швейцария. В 2004 году он был назван ученым года штата Калифорния.

Торн отошел от своей блистательной карьеры в Калифорнийском технологическом институте в 2009 году, чтобы сосредоточиться на продолжении исследований и написания книг и фильмов.

Уолл-Стрит Джорнал назвал свою книгу для читателей 1994, “черные дыры и складки времени: дерзкое Наследие Эйнштейна,” “глубокое удовлетворение …захватывающая смесь из теории, истории и анекдотов”.

Первая весть Торну с Голливуда пришла, когда он предложил для своего друга, покойного Карла Сагана, использовать червоточины для перевозки ученых (Arroway Элли) сквозь пространство и время в романе и фильме “контакт”. В 2005 году он познакомился через свидание, устроенное Саган, Торн и Линда Обст, затем научный редактор в журнал Нью-Йорк Таймс, и начал писать обработку фильма, который в конечном итоге стал “Интерстеллар”.

Обст пошел дальше, чтобы стать продюсером, и после нескольких лет голливудских препирательств, с Кристофер Нолан-Режиссером, фильм был выпущен в 2014 году. Значительная часть науки была с “извращенной стороны”, но ученые аплодируют вместе с большинством критиков и зрителей.

“Мы создали науку в этом фильме”, — говорит Торн, который также служил в качестве исполнительного продюсера. “Это действительно было только дважды, с ‘2001 Артура Кларка  и «Контактом» Карла Сагана.

Торн недавно встречался с писателем, говоря о написании киносценария фильма Уход/лечение в соавторстве с Обст и известным физиком — Стивен Хокинг, его близкий друг на протяжении четырех десятилетий, он ожидает, что это будет его последний танец с Голливудом.

“Я не могу представить, не создавая или пытаясь понять что-то новое, но мне интересно пробовать новое”, — говорит он.

Ниже- история и основы:

Ньютон  гравитационное взаимодействие в рамках классической механики описал около 1666 года законом {\displaystyle F=G\cdot {m_{1}\cdot m_{2} \over r^{2}}}, где G — гравитационная постоянная, равная 6,67408(31)·10−11 м³/(кг·с²)[1], в письме к Галлею упоминая Буллиальда, Рена и Гука[10]. «Математические начала натуральной философии» (1687) вывели из эмпирических законов Кеплера  математическую модель законов тяготения и движения (второй закон Ньютона) и их математический анализ  небесной механики, уже не гелиоцентрической — в задаче двух тел планета вращается не вокруг Солнца, а вокруг общего центра тяжести, и нужно учесть влияние планет друг на друга. После критики школы Декарта  Генри Кавендиш в 1798 году осуществил прямую проверку закона тяготения через чувствительные крутильные весы[11]. Понятия гравитационного потенциала и уравнения Пуассона (1813) позволяли исследовать связь в произвольном распределении вещества[12]как фундаментальный закон природы. Хотя необъяснимое дальнодействие делало модель чисто математической, без какого-либо физического содержания, а евклидова бесконечность и средняя плотность вещества влечет гравитационный парадокс,  законы полей — Вебера, Гаусса, Римана и Максвелла[2][3] объясняли аномалию, рассогласование в вычисляемом и наблюдаемом движении перигелия Меркурия к 1890 году Леви, П. Гербера в 1898 году[4], но закон Вебера не вошёл в окончательную теорию электромагнетизма Максвелла[5][6], теория Х. Лоренца 1900 года и др. давали слишком малую прецессию[7][8][9] как у Пуанкаре (1905 и 1906), с Г. Минковским (1908) и А. Зоммерфельдом (1910)[9] и принцип относительности  для смещения перигелия Меркурия[13] лучше Гильберта в 1915 году в общей теории относительности Эйнштейн связал с принципом соответствия, приближением более общей теории,  \frac{v}{c} \ll 1— даже на поверхности Солнца отношение {\displaystyle |\varphi |/c^{2}} составляет всего2{,}12\cdot 10^{{-6}} (заметным релятивистским эффектом является только смещение перигелия[14] ) и уравнения движения переходят в ньютоновы (гравитационный потенциал по уравнению Пуассона  \Phi = - \frac{1}{2}c^{2}(g_{44}+1). У тензора энергии-импульса T_{44} гравитационного поля R_{ik} — тензор кривизныR_{44} = \frac{1}{2} \sum_{\alpha} \frac{\partial^{2} g_{44}}{\partial x_{\alpha}^{2}} = \frac{1}{2} \Delta g_{44} = - \frac{\Delta \Phi}{c^{2}}Пуассона\Delta \Phi = \frac{1}{2} \varkappa c^{4} \rho, где \varkappa = - \frac{8 \pi G}{c^{4}}[15]. До работ 1916-17 года и пятью днями ранее Эйнштейна Гильберт отослал в печать «Основания физики», известные уравнения ОТО, но выведенные из вариационного принципа (с электродинамикой Ми. См.Вопросы приоритета в теории относительности), первым записал т.н. действие Эйнштейна-Гильберта для ОТО:S={1 \over 16\pi G}\int R{\sqrt {-g}}d^{4}x+S_{m}\,,

где G — гравитационная постоянная Ньютона,{\displaystyle R=R_{\mu }^{\mu }} — скалярная кривизна (скаляр Риччи) пространства-времени, {\displaystyle g=|g_{\mu \nu }|} — определитель матрицы компонентов метрического тензора, а Sm — действие негравитационных полей (массивных частиц, электромагнитного поля и так далее). ОТО содержит только тензорные величины. У Нордстёма гравитационное поле в них является скаляром. Дифференциальное вращение галактик вело к гипотезе существования тёмной материи, теорий Бекенштейна (2004), Моффата (1995), (2002) и (2005a, b), включая космологическую постоянную или добавочный скалярный или векторный потенциал.

Классический сценарий Большого взрыва сталкивается с трудностями, как проблема горизонта и  кварки без пространства,  инфляционная модель и альтернативы скорости света в ранней Вселенной выше. Признание ротационных кривых галактик и ускорения расширения Вселенной  Перлмуттера и др. возрождало идеи космологической константы, а также Квинтэссенции, как альтернативы ей. Экспериментальная аномалия Пионеров объяснялась неравномерным тепловым излучением различных элементов конструкции этих аппаратов[15]. Возможны проверки теорий гравитации в сильных полях по стабильности и колебаний белых карликов, нейтронных звёзд, замедления пульсаров и эволюции орбит двойныхгоризонта  чёрных дыр.

ОТО предсказывает определённые свойства гравитационных волн, в частности: их поперечность, два состояния поляризации, скорость волн, равную скорости света, и мощность излучения от системы астрономических тел, многие альтернативные теории гравитации расходятся, по  величине радиационного торможения — излучения. Если скорость гравитационных волн больше скорости света, то принцип причинности будет нарушаться, или эффект выделенной инерциальной системы отсчета в пустом пространстве, трудно обнаружимый. Для тёмной материи, ограничения налагают формы ротационных кривых галактик, соотношение Тулли-Фишера, более быстрое вращение карликовых галактик и наблюдения гравитационного линзирования скоплениями галактик. Для замены инфляционной стадии расширения Вселенной, прямым тестом является величина неоднородностей в спектре реликтового излучения.

Метрика Леметра-Гамова с преобразованием координат устраняли сингулярность на гравитационном радиусе (интервал; rg=2M) — как нефизическую, следствие того, что стационарные координаты Шварцшильда невозможно реализовать с помощью физических тел под гравитационным радиусом — все тела, включая лучи света, падают по направлению к центру и никакими силами невозможно удержать физическое тело на постоянном радиусе. В метрике Леметра, синхронной — тела, неподвижные в координатах Леметра, находятся в состоянии свободного падения в гравитационном поле центрального тела. Вертикально падающие тела достигают гравитационного радиуса и центра за конечное собственное время. Вдоль траектории луча света сигнал не может выйти за пределы гравитационного радиуса, где всегда {dr<0}, и лучи света, испущенные вертикально вверх и вниз, оба оказываются в центре. G. Lemaitre (1933). «L’Univers en expansion». Annales de la Société Scientifique de BruxellesA53: 51–85.  (1997). «The Expanding Universe» ({English}). General Relativity and Gravitation (Kluwer Academic Publishers-Plenum Publishers) 29:ЛандауЛД.ЛифшицЕМ. Теория поля. — («Теоретическая физика», том II). Метрика ШварцшильдаLemaître coordinates e Schwarzschild metric – a spherically symmetric solution to the Einstein field equations in a vacuum – obtained by Monsignor Georges Lemaître in 1932.[1] Changing fromSchwarzschild to Lemaître coordinates removes the coordinate singularity at the Schwarzschild radius.

Космологическая постоянная,\Lambda \;-член Эйнштейна (1917) означает силу отталкивания Канта, устраняется в фридмановской модели Вселенной16], изменяет уравнение Ньютона — Пуассона от\nabla ^{2}\phi =4\pi \rho \;до\nabla ^{2}\phi -\Lambda \phi =4\pi \rho \;. В ОТО введение космологического члена меняет Действия Эйнштейна — Гильберта, доS={1 \over 16\pi G}\int (R-2\Lambda ){\sqrt {-g}}d^{4}x+S_{m}\;,с соответствующим изменением уравнений поля отT^{{\mu \nu }}={1 \over 8\pi G}(R^{{\mu \nu }}-g^{{\mu \nu }}R/2)\;доT^{{\mu \nu }}={1 \over 8\pi G}(R^{{\mu \nu }}-g^{{\mu \nu }}R/2+\Lambda g^{{\mu \nu }})\;.

ускорение расширения Вселенной в ОТО и альтернативных теориях гравитации дает и скалярный потенциал \lambda (\varphi )\; в скалярно-тензорных теориях. Воспроизводя любую наперёд заданную историю космологического расширения, ускорение расширения велико в ранней Вселенной и уменьшается к современной эпохе, поле \varphi \; называют квинтэсенцией.

(см. Модифицированная ньютоновская динамикаКвантовая гравитация

Но в квантовых масштабах (порядка планковского) обмен виртуальными гравитонами между взаимодействующими телами согласно принципу неопределенности, энергия  обратно пропорциональна времени существования пропорционально расстоянию, на больших расстояниях только длинноволновыми гравитонами, дает закон обратной пропорциональности ньютоновского потенциала от расстояния. Аналогия между законом Ньютона и законом Кулона объясняется тем, что масса гравитона, как и масса фотона, равна нулю[16][17].Разница — два вида электрических зарядов и один вид «гравитационных зарядов» с притяжением между ними объясняется тем, что спин фотона равен {\displaystyle 1}1, а спин гравитона равен {\displaystyle 2}2[18].

идея черных дыр, писавший с Кантом с 1784 Л- КО  On the Means of Discovering the Distance, Magnitude, &c. of the Fixed Stars, in Consequence of the Diminution of the Velocity of Their Light, in Case Such a Diminution …By the Rev. John Michell…to Henry Cavendish  Джон Мичелл (1724–1793) вычислял физ. радиус Шварцшильда (ректором п.Св. Михаила стал отцом-основателем и сейсмологии и звездной статистики, после  Ньютона[см.также Пуанкаре-31] для магнитов открыл обратную пропорциональность сил притяжения-отталкивания квадрату расстояния до Кулона (Coulomb), как и крутильные весы для гравиметрических экспериментов, как и его друг Генри Кавендиш, меры силы тяготения,  гравитационную постоянную (до %), как Пристли предположил, что частицы света как материя подчиняются законам механики и тормозятся силами тяготения, измеряя расстояния до звезд, звездные величины и массы : для больших свет «будет вынужден вернуться обратно к звезде», при плотности Солнца и диаметре в 500 раз больше не сможем получить о них никакой  information. Современная черная дыра вообще не излучает никакого света (гипотетическое излучение Хокинга — чисто квантовый эффект). Но наличие и свойства невидимой звезды  наблюдаются  из «качания» ее партнера- как при поиске карликов и экзопланет. Из второй космической скорости скорость света радиус R не превышает величину Rcr=2GMc2Rcr=2GMc2. Позже это повторяли Лаплас, Менделеев и др. В 1900 году,  возможность того, что геометрия Вселенной отличается от евклидовой (как Лобачевский), и нижние пределы радиуса кривизны пространства для сферической и псевдосферической геометрии космоса оценил Шварцшильд. У  Х. Лоренца (Droste, 1917. The Field of a Single Center in Einstein’s Theory of Gravitation, and the Motion of a Particle in that Field из  уравнений гравитации Эйнштейна 1913 («Проект» Entwurf theory, как  Гильберт (David Hilbert) и Вейль(Hermann Weyl), Р.Фаулер (R. H. Fowler, 1926. On Dense Matter) объяснил природу «таких звезд, как спутник Сириуса»,  белых карликов XIX века с давлением вырожденного электронного газа, обобщения е-АО с принципом Паули, из наших Я.И.Френкель в  его автобиографии «1928… пытался приложить электронную теорию к проблеме внутреннего строения звезд, развивая теорию Ферми на случай электронного газа с релятивистскими энергиями…масса стабильной звезды не может превосходить определенного максимального значения, ненамного превосходящего массу Солнца.»-  Anwendung der Pauli-Fermischen Elektronengastheorie auf das Problem der Kohäsionskräfte («Применение теории электронного газа Паули-Ферми к вопросу о силах сцепления», Собрание избранных трудов, т. 2), плотность за 109 кг/м3, в 1929 в Тарту Андерсон (Wilhelm Anderson, нашел е- субсветовые скорости, р4/3) и Edmund Stoner The Limiting Density in White Dwarf Stars с 0,69 и 1,12 Ms , 19-лет будущий нобел.S. Chandrasekar, 1931. The Maximum Mass of Ideal White Dwarfs) дал формулу максимальной массы идеального белого карлика (предел Чандрасекара).  0,91  1,4 Ms  — у наилегчайшего белого карлика нашей Галактики 0,2 Ms, в 1934 с теорией произвольной массы, с нейтронными звездами (Лундмарк и в Калтехе Цвикки (Fritz Zwicky) связал с сверх-новыми, с Вальтер Бааде (W. A. Baade and F. Zwicky, 1934 On Super-Novae), за  месяц Е Солнца 10 миллионов лет, до нейтронов, с  Cosmic Rays from Super-Novae, до открытия радиопульсаров в 1967 году.

Ландау предположил звездные ядра и источники гравитационной энергии в 1931 (до открытия нейтрона Резерфорда его зам.Кавендиш.лаб. Чедвиком, L. D. Landau, 1932. On the theory of stars, с пределом Чандрасекара 1,5 Ms), а Георгий Гамов оценил эту гипотезу и жизнь звезды «на очень долгое время», максимальную плотность нейтронного вещества в 1017 кг/м3 (G. Gamow, 1937. Structure of Atomic Nuclei and Nuclear Transformations; G. Gamov, 1939. Physical Possibilities of Stellar Evolution), на 9 порядков больше плотности массы типичного белого карлика,  (4–6)·1017 кг/м3,  как и в Канаде George Michael Volkoff — б.москвич Георгий Михайлович — J. R. Oppenheimer and G. M. Volkoff, 1939. On Massive Neutron Cores)

Введение в физику Тяжести — волн — гравитации Ньютона и отталкивания Канта-Эйнштейна включает  волновое решение Гельмгольца и Фарадея-Максвелла (1865), EMV-с Герцa (1888) и его  последователей (Рентген и Ленард, как и наш — украинец), Радио и Х-лучи, ОТО Пуанкаре, Гильберт и Эйнштейн  обобщили ТО[5] и гравитационные волны в 1916 году[3][4]  как рябь пространства во времени, скорость распространения гравитационных волн в ОТО равна скорости света, в других теориях гравитации любая, до бесконечности — у Эддингтона «…со скоростью мысли» (1923, как в КМ, по Бору, ближе релятивизму Пуанкаре). При регистрации она оказалась совместимой с с и дисперсия ГВ с безмассовым гравитоном[4]

Для амплитуды волны[6] Лоренца с (1900)[23]; в 1905 Пуанкаре ввёл onde gravifique вопреки Лапласу[24] — Ньютона поправки v/cсокращая[25]; формулу задачи Меркурия, в 1916-18 Эйнштейн вывел квадрупольную формулу[27-28]);  сомнения остаются[29]; в 1937 с Розеном  Эйнштейн «Существуют ли гравитационные волны?»[30][31][32] пытался откреститься (с парадоксом Эйнштейна — Подольского — Розена), описали«червоточины» х-т….Stationary System with Spherical Symmetry Consisting of Many Gravitating Masses, «сингулярности Шварцшильда и …гравитационных волн не существует, а ОТО более ограничена». В 1948 Фок оценил, что Юпитер излучает 400 ватт и на очень длинных волнах.  Шкловский завершал  свою книгу «Звезды» Г-волнами с уверенностью, что их откроют для Краба, объясняя его Т (до 4% замедления, частота вращения и волн 30 — 60 Гц —  сети). У Я. Б. Зельдовича коллапс всегда сжимает звезду в сингулярность, «суперконцентрат» гравитационного поля, точку, при  вращении — кольцо. Уилер  ввел Ч.Д. 29.12.67 года (Wheeler, 1968. Our Universe: The Known and the Unknown) с открытием радиопульсаров (A. Hewish et al., Observations of a Rapidly Pulsating Radio Source). (Marcia Bartusiak, 2015. Black Hole: How an Idea Abandoned by Newtonians, Hated by Einstein, and Gambled on by Hawking Became Loved, после Дикке с «Калькуттской черной ямой» (Black Hole of Calcutta,  1756 Сирадж-уд-Дауда)

Для Солнечной системы наибольшее гравитационное излучение от Солнца и Юпитера до 5 киловатт, вне детекторов гравитационных волн  Джозефа Вебера[10][6], косвенное открытие гравитационных волн  ОТО в 1974 году  — уменьшение периода обращения со временем пары нейтронных звёзд дало Нобелевскую премию по физике 1993 г . (студент Халс и Д.Тейлора в обращении двойных звёзд [8][9][6] — пульсар PSR B1913+16,  после Э. Хьюиша и М. Райлу в 1974 г. за открытие пульсаров в 1967 г.- см. Нобелевская премия 1993 г. по физике — астро,  Нобел.англ., Дж. X. Тэйлор (мл.). «Двойные пульсары и релятивистская гравитация». Нобелевская лекция.* Халс «Открытие двойного пульсара», Хоофт и Велтман «От слабых взаимодействий к гравитации» 170 1225 (2000)

Открытия реликтовых г-волн Большого взрыва (и инфляции) эксперимента BICEP2  опровергалось колл.Planck[13]. для первичных гравитационных волн,  спектр первичных флуктуаций метрики пространства-времени  на порядки меньше флуктуации температуры микроволнового фона 10-5, а эффект поляризации 2014 связали с пылью Галактики. Реликтовое МП + фарадеевское вращение м.б. приводят к В-моде, «Инфлатонные флуктуации перешли в неоднородности плотности горячего вещества, на которых потом стала нарастать крупномасштабная структура Вселенной. »

В 1971 вращающиеся черные дыры Зельдович передал Торну (31 лет): «Они будут излучать гравитацию так же, как вращающийся металлический диск будет порождать электромагнитное поле!» —  и с учителем Уилером он написал «Гравитация» (Минзер,Торн и Джон Уилер, «библию» ОТО[1] MTW, заключил пари 1974 с Хокингом, о галактике Лебедь Х-1, рентген-дыре и с Прескиллом, в 81 получив  деньги на прототип антенны,  «doable», обещая к 2017  наблюдаемое … у Спилберга «Интерстеллар» Торн сценарист Голливуда, друг Карл Саган, Линда Обст, Нолан с Бэтменом.

Мембранная парадигма визуализации и вычисления эффектов ОТО без прямого рассмотрения области окружения горизонта событий чёрной дыры как излучающей поверхности  — мембраны у горизонта событий, после Дамура и Знаека в 80-х развили с методом 3 + 1-расщепления пространства-времени Торн с Прайсом и др.[87][88]Аккреция — падения вещества из окружающего пространства на чёрные дыры и сверхгорячий аккреционный диск наблюдаются как рентгеновский источник[89][90]. Нерешенные вопросы космической цензуры[91], «теоремы об отсутствии волос» Ч.Д.[92], теории магнитосферы чёрных дыр[93] и числа различных состояний системы, коллапс которой приводит к возникновению чёрной дыры с заданными массой, моментом количества движения и зарядом[94], остатков квантового распада чёрной дыры[95], можно связать с понятием их как субъектов. Фейнман ставил вопрос, чем волны ЭМП отличаются от прежних представлений об ангелах и т.п. и можно сравнить их «небесную иерархию» с иерархией космических систем с центрами Ч.Д. Можно представить, например, что Ч.Д. нашей Галактики, в Стрельце, представляет наш первичный субъект, связанный с происхождением разума и сознания типа электрослабого и великого объединения взаимодействий, с ядерными реакциями и частицами типа анти-нейтрино (памяти «фантомов Соляриса» Лема), ПКТГ Пенроуза и т.п. Сейчас эти вопросы впервые становяться экспериментально проверяемыми.

В 70-е физфак МГУ установил первые детекторы,  весы Этвеша… (J. Weber, 1969. Evidence for Discovery of Gravitational Radiation обещал  амплитуду колебаний 10−16, в миллион раз больше и Владимир Брагинский в статье 1972 г. отметил трамваи   Если девушка попадет в дыру…., пришел к понятию стандартного квантового предела измерений (см. список и историю —  в метафоре Зельдовича 1971 диск порождает поле и волны Торн воспроизводит, как движущийся заряд рождает переменное электромагнитное поле,  вторичное, связанное поле, в пространстве дает волну искривления, гравитационную, его вихрь — вортекс оказывается аналогом электрического поля, а тендекс — магнитного. При столкновении черных дыр 10% их массы превращается в гравитационное излучение (в БАК до 0,5%), 10 тысяч «светимостей» г-всех звезд Вселенной вместе и 1034 С.

Существование чёрных дыр звёздных и галактических масштабов считается большинством учёных надёжно доказанным астрономическими наблюдениями[59]и около тысячи объектов причисляются к чёрным дырам, а м.б.десятки миллионов их[66]. Способ отличить чёрную дыру -измерить массу и размеры объекта и сравнить его радиус с гравитационным радиусом, который задаётся формулой\ R_{g}={2GM \over c^{2}}, где — гравитационная постоянная, M— масса объекта, c — скорость света[67]. Наиболее надёжными считаются свидетельства о существовании сверхмассивных чёрных дыр в центральных областях галактик. Сегодня разрешающая способность телескопов недостаточна для того, чтобы различать области пространства размером порядка гравитационного радиуса чёрной дыры (помимо чёрной дыры центра в ядре нашей галактики — Стрелец A*, ближайшей сверхмассивной чёрной дырой. Она наблюдается методами радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой на пределе их разрешающей способности.

В 1960 году Ян Оорт и Г. Рогур установили в непосредственной близости (менее 0,03°) от галактического центра радиоисточник Стрелец А (Sgr A)[14]. В 1966 году вывели малое ядро Галактики диаметром 10 пк С-А[15] , в 70-х сложную пространственную структуру из двух диффузных облаков, на 1′ друг от друга: восточная часть (Sgr A) излучает радиоволновой спектр нетепловой природы, а западная (Sgr A*) представляет собой радиоизлучающее облако горячего ионизированного газа диаметром около 45″ (1,8 пк)[6] — компактные образования диаметром менее 10″ (0,4 пк), окружённые облаками горячего газа. Плотные облака космической пыли, закрываюшие от наблюдателя галактическое ядро, полностью поглощают идущее из ядра видимое излучение и значительно осложняют работу в радиодиапазоне. В 1976 году Е.Воллман спектральными методами (использовалась линия излучения однократно ионизованного неона Ne II с длиной волны 12,8 мкм) нашел скорость движения газов, в области диаметром 0,8 пк, около 75 км/c, и оценил массу центра до 4·106M[20]IRS 16 оказался очень плотным (106 M на пк³) скоплением звёзд-гигантов и карликов, др.источники м.б.компактными облаками H II и планетарными туманностями, скоростью ±260 км/c, диаметр 0,1—0,45 пк, масса 0,1—10 M, расстояние от центра Галактики 0,05—1,6 пк, распределённая в радиусе 1 пк масса оценивалась как 0,8—1,6·107M [23]. К 1985 году вероятным местом нахождения центральной чёрной дыры сочли  IRS 16. Были обнаружены также два мощных потока ионизированного газа, один из которых вращался по круговой орбите на расстоянии 1,7 пк от центра Галактики, а второй — по параболической на расстоянии 0,5 пк. Масса центрального тела, рассчитанная по скорости этих потоков составила 4,7·106M по первому потоку и 3,5·106M по второму[24].

 Звёзды в пределах ±0,5″ от центра Галактики (рисунок)
Траектории звёзд, ближайших к центру

С появлением инфракрасных детекторов высокого разрешения стало возможным наблюдать в центральных областях Галактики отдельные звёзды. Изучение их спектральных характеристик показало, что большинство из них относятся к молодым звёздам возрастом несколько миллионов лет. Вопреки ранее принятым взглядам, было установлено, что в окрестностях сверхмассивной чёрной дыры активно идёт процесс звездообразования. Полагают, что источником газа для этого процесса являются два плоских аккреционных газовых кольца, обнаруженных в центре Галактики в 1980-х годах. Однако внутренний диаметр этих колец слишком велик, чтобы объяснить процесс звездообразования в непосредственной близости от чёрной дыры. Звёзды, находящиеся в радиусе 1″ от чёрной дыры (так называемые «S-звёзды») имеют случайное направление орбитальных моментов, что противоречит аккреционному сценарию их возникновения. Предполагается, что это горячие ядра красных гигантов, которые образовались в отдалённых районах Галактики, а затем мигрировали в центральную зону, где их внешние оболочки были сорваны приливными силами чёрной дыры[25].

К 1996 году были известны более 600 звёзд в области диаметром около парсека (25″) вокруг радиоисточника Стрелец А*, а для 220 из них были надёжно определены радиальные скорости. Оценка массы центрального тела составляла 2—3·106M, радиуса — 0,2 св. лет.

В октябре 2009 года разрешающая способность инфракрасных детекторов достигла 0,″0003 (что на расстоянии 8 кпс соответствует 2,5 а. е.). Число звёзд в пределах 1 пс от центра Галактики, для которых измерены параметры движения, превысило 6000[26].

Рассчитаны точные орбиты для ближайших к центру Галактики 28 звёзд, наиболее интересной среди которых является звезда S2. За время наблюдений (1992—2007), она сделала полный оборот вокруг чёрной дыры, что позволило с большой точностью оценить параметры её орбиты. Период обращения S2 составляет 15,80(11) года, большая полуось орбиты 0,″123(1) (1000 а. е.), эксцентриситет 0,880(3), максимальное приближение к центральному телу 0,″015 или 120 а. е.[7] Точное измерение параметров орбиты S2, которая оказалась близкой к кеплеровской, позволила с высокой точностью оценить массу центрального тела. По последним оценкам она равна

{\displaystyle \ (4,31\pm 0,06\mid _{stat}\pm \,0,36\mid _{R_{0}})\times 10^{6}M_{\odot },}\ (4,31\pm 0,06\mid _{{stat}}\pm \,0,36\mid _{{R_{0}}})\times 10^{6}M_{\odot },
где ошибка 0,06 вызвана погрешностью измерения параметров орбиты звезды S2, а ошибка 0,36 — погрешностью измерения расстояния от Солнца до центра Галактики[7]. В 2012 году была открыта звезда S0-102 с ещё более коротким периодом обращения вокруг чёрной дыры — 11,5 лет[27].

Наиболее точные современные оценки расстояния до центра Галактики дают R0 = 8,33 ± 0,35 кпк. Пересчёт массы центрального тела при изменении оценки расстояния производится по формуле M = 4,31·(R0/8,33 кпк)2,19 ± 0,06 ± 8,6 ΔR/R0) × 106 M.

Гравитационный радиус чёрной дыры массой 4·106 масс Солнца составляет примерно 12 млн км или 0,08 а. е., то есть в 1400 раз меньше, чем ближайшее расстояние, на которое подходила к центральному телу звезда S2. Однако среди исследователей практически нет сомнений, что центральный объект не является скоплением звёзд малой светимости, нейтронных звёзд или чёрных дыр, поскольку, сконцентрированные в таком малом объёме, они неизбежно бы слились за короткое время в единый сверхмассивный объект, который не может быть ничем иным, кроме чёрной дыры.

В ноябре 2004 было открыто скопление из семи звёзд, которое движется по орбите на расстоянии трёх световых лет вокруг объекта Стрелец A*. показывает, что в скопление входит чёрная дыра промежуточной массы M = 1300 MФИАН, в рамках международного проекта «Радиоастрон»[30] может увидеть неоднородности размером всего 300 километров (в среде, окружающей чёрную дыру), в обсерватории «Интеграл» (Европейское космическое агентство), выполненные российской командой астрономов под руководством Михаила Ревнивцева, показывают, что гигантское молекулярное облако Sgr B2 вблизи Sgr A*, является источником жёсткого рентгеновского излучения, что может быть объяснёно прошлым (300—400 лет назад) типичным активным галактическим ядром малой светимости (L≈1,5·1039 эрг/с в диапазоне 2—200 кэВ), в миллион раз выше современной[33]. Открытое в 2002 году[35] газовое облако G2, массой около трёх земных, к концу 2013 года должно было достигнуть перицентра, в 3000 радиусах горизонта событий от чёрной дыры (около 260 а. е., 36 световых часов). не исключена вероятность его полного уничтожения, излучения в рентгеновском и других диапазонах в течение десятилетий. Если внутри облака скрывается тусклая звезда или даже чёрная дыра, массой со звезду сопротивление приливным силам Sgr A*, пройдёт мимо, д.б.следить орбитальные обсерватории Чандра, XMM-Newton, Интеграл, Swift, GLAST и наземный Very Large Array, G2 избежал попадания в чёрную дыру, и многими учеными не считается газовым облаком.[41]В 2016 году японские астрофизики сообщили об обнаружении в Галактическом центре второй гигантской массы, вероятно чёрной дыры в 200 световых годах от центра Млечного Пути диаметром 0,3 светового года, 100 тысяч масс Солнца. Галактический центр

Поэтому допущения, например, чтобы звёзды двигались в галактике М87 (50 миллионов световых лет от Земли) так, как это наблюдается, масса центральной чёрной дыры должна быть как минимум 6,4 миллиарда солнечных масс, в два раза больше нынешних оценок ядра М87 3 млрд солнечных масс[60]. Если радиоисточник Стрелец A* находится около горизонта событий чёрной дыры, он будет выглядеть как пятно, размазанное и усиленное гравитационным линзированием, если вблизи от горизонта событий и покрывает всю дыру, должен быть не меньше 5,2 радиуса Шварцшильда, 52 микросекунды дуги, даже больше наблюдаемого в 1,3 мм радиоволнах размера в 37_{-10}^{+16} микросекунд. Это показывает, что излучение не исходит с поверхности всей дыры, но сосредоточено в области рядом с ней, возможно, на краю аккреционного диска или в релятивистской струе материала, выброшенного из этого диска[69].  Когда инфракрасные детекторы открыли в центральных областях галактики отдельные звёзды, большинство молодых, миллионов лет, вопреки ранее принятым взглядам показали в окрестностях сверхмассивной чёрной дыры активное звездообразование, источником газа м.б. два плоских аккреционных газовых кольца, обнаруженных в 1980-х, хотя внутренний диаметр их слишком велик. В радиусе 1″ от чёрной дыры так называемые «S-звёзды» имеют случайное направление орбитальных моментов, что противоречит аккреционному сценарию их возникновения, м.б. горячие ядра красных гигантов отдалённых районов галактики, мигрировали в центральную зону приливных сил[73]. К 1996 году были известны более 600 звёзд в области диаметром около парсека (25″) вокруг радиоисточника Стрелец А*, а для 220 из них были надёжно определены радиальные скорости. Оценка массы центрального тела составляла 2-3·106 масс Солнца, радиуса — 0,2 св. года. На октябрь 2009 года разрешающая способность инфракрасных детекторов достигла 0,0003″ (что на расстоянии 8 кпс соответствует 2,5 а. е.), звёзд в пределах 1 пс от центра галактики более 6000[74]. Из ближайших к центру галактики 28 звёзд наиболее интересна звезда S2, за 1992—2007) сделала полный оборот  с периодом обращения S2 15,8 ± 0,11 года (большая полуось орбиты 0,123″ ± 0,001 (1000 а. е.), эксцентриситет 0,880 ± 0,003, максимальное приближение к центральному телу 0,»015 или 120 а. е.[75]) дает оценить массу центрального тела\ (4.31\pm 0.06\mid _{stat}\pm \,0.36\mid _{R_{0}})\times 10^{6}M_{\odot }, где ошибка 0,06 вызвана погрешностью измерения параметров орбиты звезды S2, а ошибка 0,36 — погрешностью измерения расстояния от Солнца до центра Галактики[75]\ R_{0}=8.33\pm 0.35\,\mathrm {kpc} .Гравитационный радиус чёрной дыры массой 4·106 масс солнца составляет примерно 12 млн км или 0,08 а. е., то есть, в 1400 раз меньше, чем ближайшее расстояние звезды S2. Однако мало сомнений, что центральный объект не является скоплением звёзд малой светимости, нейтронных звёзд или чёрных дыр, поскольку сконцентрированные в таком малом объёме они неизбежно бы слились за короткое время в единый сверхмассивный объект, который, согласно ОТО, не может быть ничем иным, кроме чёрной дыры[76].

Соавтор Зельдовича А.Долгов (см.«…При большой температуре для Вселенной сшита шуба…») предполагает, что ЛИГО открыл развиваемые им с Силком (Dolgov, Silk, 1993, Blinnikov et al., 2016) Первичные Ч.Д.- гипотезы коллапса начальных отклонений от однородности гравитационного поля и плотности материи- первых минут после Большого взрыва, создания мира и инфляции, поэтому могут рассказать о них[61]. Их масса не ограничена снизу, как при звёздном коллапсе — и могла бы быть малой, до испарения[62]. Другие Ч.Д., как и пыль — это остатки от взрыва сверхновых, расширения №2 после первого сжатия, требовавшего время.

В квантовая теория гравитации[63]  спектр масс чёрных дыр дискретен и минимальная планковская чёрная дыра массой порядка 10−5 г, радиус — 10−35 м— планкеон или максимон как самая тяжёлая из возможных элементарных частиц (Комптоновская длина волны ее по порядку величины равна её гравитационному радиусу[64], разделяя все «элементарные объекты» на элементарные частицы (их длина волны больше их гравитационного радиуса) и чёрные дыры (длина волны меньше гравитационного радиуса).  Для синтеза чёрной дыры в ускорителе необходима недостижимая на сегодня энергия 1026 эВ,  могут возникать виртуальные промежуточные чёрные дыры, в протон-протонных столкновениях с полной энергией 7 ТэВ на Большом адронном коллайдере энергии недостаточно для образования микроскопических чёрных дыр, должны быть тяжелее 3,5—4,5 ТэВ в зависимости от конкретной реализации[65]. Пока неизвестны числа различных состояний системы, коллапсирующих в Ч.Д. с заданными массой, моментом количества движения и зарядом[95], что остаётся после завершения процесса квантового распада чёрной дыры[96]?, теория магнитосферы чёрных дыр[94], доказательство и формулировка условий принципа космической цензуры, «теоремы об отсутствии волос» дыры[93].

Сомнения в ЛИГО уменьшают два интерферометра, зарегистрировавшие эту гравитационную волну (GW150914) со сдвигом по времени в несколько миллисекунд, из-за угла, так что можно определить угол падения волны и примерное место. Гамма-телескоп FERMI зарегистрировал слабый всплеск гамма-излучения через 0,4 секунды после регистрации интерферометром LIGO гравитационной волны и Абрахам Лоеб из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра в Кембридже (США), так как согласно принятой теории, процесс слияния черных дыр звездной массы не должен порождать гамма-вспышки, предложил, что прародителем GW150914 была очень массивная звезда, более 100 солнечных масс с быстрым вращением, коллапсом в «гантель» и две черные дыры, при слиянии и породили гравитационную волну и из материала умирающей звезды, аккреции — всплеск гамма-излучения.

Теоретически существует возможность использовать гравитационные волны для дальней беспроводной связи; что запатентовал В. А. Бунин в 1972 году[25][26]. Гравиосвязь могла бы проходить, почти не поглощаясь, сквозь любые вещества, тогда как электромагнитные волны сквозь электропроводящие среды (например, землю и морскую воду) практически не проникают[27]. Но на практике из-за трудностей генерации и детектирования гравитационных волн, вызванных крайней малостью гравитационных сил, гравитационно-волновую связь осуществить не удалось. Она упоминается как атрибут техники далёкого будущего в НФ (С. Снегов «Люди как боги», К. Булычёв «Похищение Тесея», С. Лукьяненко «Именем Земли» и др.).

Гравитационные волны — это новое окно, раньше было радио-, ИК и видимых, Х- и гамма-лучей, через нейтрино, а теперь мы Вселенную «услышим», потому что частота гравитационных волн, которые регистрирует LIGO и подобные интерферометры, соответствует как раз частоте звуковых волн. Новый орган чувств дает чувствовать гравитационные волны. Сам Эйнштейн сомневался в существовании гравитационных волн, как и в том, что Вселенная расширяется, Фридману не ответил.

Ниже — Альтернативные теории гравитации, среди всех,  м.б. как тёмная материя или инфляция  и тёмная энергия, отклонения ранней Вселенной, и проявления типа аномалии Пионеров (en:Pioneer anomaly)

Стандартные теории гравитации Альтернативные теории гравитации Квантовые теории гравитации Единые теории поля
Классическая физика

Релятивистская физика

Принципы

Классические

Релятивистские

Многомерные

Струнные

Прочие

 Гравитация с массивным гравитоном,  Гравитомагнетизм,

Антигравитация — противодействие грави притяжения отталкиванием, как био и мы противостоим ей (см.Аршавский, Лоуэн даже, в научной фантастике обозначает отталкивания против притяжению небесных тел и Земли, м.б. не одно[2] , экранирования, как в Аэлите), теоретически, запрещена как принципом эквивалентности сил гравитации и инерции, так и общей теорией относительности из-за отсутствия отрицательной массы для создания отрицательной кривизны пространства. Но природа гравитации неясна и антигравитацию искали у антиводорода[1]Экзотическая материяЛевитация (физика) — предметы Комиссий по борьбе с лженаукой.

Гравитационная аномалия,  Евклидова квантовая гравитацияИсключительно простая теория всего (An Exceptionally Simple Theory of Everything) — единая теория поля, объединяет все физические взаимодействия, ещё Альберт Эйнштейн, после создания общей теории относительности остаток жизни строил, теория Великого объединения Пати — Саламау Гаррета Лиси 6 ноября 2007 года основана на группе Ли типа E8  кванты электрослабых полей по теории Вайнберга — Салама (стандартной модели) дают промежуточные бозоны Z^0 и фотон , кроме хиггсовских бозонов \varphi  есть глюоны переносчики сильных взаимодействийСпиновая частица w и e, фрейм (не электрон или заряд электрона) отвечают за гравитационное взаимодействие, в виде комбинации e\varphi — знаменитый космологический член ОТО оказывается положительным и равен вакуумному среднему значению хиггсовского поля, фрейм e является квантом поля, порождаемого трансляциями (поступательным движением в пространстве), спиновая частица w — лоренцевскими вращениями. — генераторы трансляций и вращений группы Пуанкаре, связанные с матрицами Дирака, являются генераторами группы Квантовой гравитации.

см. Классическая теория тяготения НьютонаМ-теорияМодифицированная ньютоновская динамикаНесимметричные теории гравитацииПараметризованный постньютоновский формализмПетлевая квантовая гравитацияПринцип Маха,заменил абсолютное ускорение ускорением относительно остальных масс Вселенной, Эйнштейн назвал этот постулат принципом Маха, по Паули,  требует, чтобы инерция материи определялась только окружающими его массами и таким образом исчезала, если все остальные массы будут устранены, так как с релятивистской точки зрения не имеет никакого смысла говорить о сопротивлении абсолютному ускорению (относительность инерции… в Берклеевском курсе физики[11]:«без ответа: какое влияние оказывает вся прочая материя во Вселенной на опыт, производимый в лаборатории на земле?». И далее: «…точка зрения о том, что имеет значение только ускорение относительно неподвижных звезд, представляет собой гипотезу, обычно называемую принципом Маха. …Если считать, что среднее движение всей остальной части Вселенной влияет на состояние любой одиночной частицы, то возникает целый ряд связанных с этим вопросов, …Изменится ли заряд электрона или его масса или энергия взаимодействия между нуклонами, если бы как-то изменилось число частиц во Вселенной или плотность их распределения? До настоящего времени нет ответа на этот глубокий вопрос о соотношении между далёкой Вселенной и свойствами отдельных частиц».

экспериментально разница в инерциальной массе частицы, которая ускоряется по направлению к центру нашей Галактики, по резонансному поглощению фотонов ядрамиLi^{{7}} в магнитном поле спектр поглощения дает границы относительной анизотропии инертной массы 10^{{-20}}.   Ведро Ньютона

Принцип эквивалентности сил гравитации и инерцииСупергравитацияТеория Бранса — ДиккеЛесажаУайтхеда (у Д. Синга электромагнитные волны распространяются вдоль нулевых геодезических линийфизического пространства-времени, в то время как гравитационные волны распространяются вдоль нулевых геодезических линий плоскости, представленной метрическим тензором пространства Минковского. Гравитационный потенциал может быть описан полностью в терминах волн плоскости, представленной метрическим тензором, подобно потенциалам Лиенара — Вихерта для уравнений Максвелла. Космологическая постоянная может быть введена путём изменения базовой метрики на метрику де Ситтера или анти-де Ситтера, предложено Д. Темплом в 1923, с критикой К. Рейнер 1955, 1971 году К. Уилл обнаружил[9] явления океанских приливов на Земле (предложенные ему Джимом Пиблсом), теория Уайтхеда предсказывает «звёздный прилив», вызванный гравитационным полем Млечного Пути, который должен быть в сотни раз сильнее, чем солнечные и лунные приливы), что опровергает эту теорию[10] -критикована К. Фаулером, что различные приливные прогнозы могут быть получены с помощью более реалистичной модели галактики[2][11].В 1989 году была предложена новая интерпретация без ненаблюдаемого «звездного прилива»[12], но предсказывает новый ненаблюдаемый эффект — эффект Нордведта

 Ср.10 фактов о вселенной(«ТроВар» N75 29.3.11 г. http://trv-science.ru) Земля — планета, системы гравитационно контролирует центр, Солнце – звезда, часть Галактики размером – 100 000 св. лет, меж галактик – миллионы световых лет, на порядок больше, меж звезд – световые годы — тысячи минут, тогда как до Земли — 1 а.е. — 8 минут, а размер — тысячи км — доли секунды (с=300 тыс.км/с). Звезды рождаются и умирают, как части круговорота вещества и химсостава Галактики, где первые элементы, №1-2, водород и гелий возникли в звездах и при взрывах сверхновых; эволюционируют чаще в компактные объекты (БК, НЗ, ЧД- белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры); многие имеют планеты, вне СС — экзопланеты, знаем тысячи их, но не возможности жизни и разума их. Нам доступна для наблюдений конечная часть вселенной, «в прошлом», считается, что расширяется 13.6 миллиардов лет из «горячего начала», сейчас доли обычного вещества (5%), темного вещества (25%) и темной энергии (70%)
Эпоха реионизацииДолгов в докладе для неспециалистов словами «Вселенная же была безвидна и пуста, и тьма над бездною…» перифразировал Библию, от «Земля же была безвидна и пуста…», до «Да будет свет», как Big Bang похож на библейское сотворение мира. Неравномерность таких волн и плотности вещества дают возмущения, флуктуации, как говорится (Мф.24), богатый становится богаче — растет, в гравитационной нестабильности, конденсации, в первые звезды. Первичный спектр возмущений плотности сразу после инфляции, из квантовых флуктуаций скалярного поля — так называемого инфлатона, спектр Харрисона — Зельдовича, масштабно инвариантен, будет расти пропорционально Вселенной, наблюдается лучше Библии. В 354–430 гг. н. э. богослов из Отцов христианской церкви Святой Августин вывел, что время существует только потому, что о нем помнят и до сотворения мира не было, это и есть начало времени, что и утверждает современная наука —  пространство-время при плотности энергии планковских значений и квантовой гравитации. Другой предел — замкнутая мировая линия частицы в пространстве-времени ОТО в 1949 г. для точного решения уравнений Эйнштейна, известного как метрика Геделя, и других решений, таких как «цилиндр Типлера» и «проходимая кротовая нора», позволяет путешествия во времени со всеми связанными с ними парадоксами. Будущая теория квантовой гравитации может запретить существование замкнутых времениподобных линий, что Стивен Хокинг назвал гипотезой о защищенности хронологии (англ. chronology protection conjecture). Машины времени в «Time travel on a string» и предотвращение энергокризиса при помощи магнитных монополей, как отдельно взятый полюс постоянного магнита Дирака, через 40 лет А. М. Поляков и Герард ’т Хоофт сочли обязательным в полевых теориях определенного класса и Вселенной на ранней стадии,  реликтовые магнитные монополи устраняют теорией раздувающейся Вселенной (инфляции), может стимулировать распад нуклона, великого объединения, как катализатор и источник энергии, распада протона (Рубаков, 1981), при  ста тысяч миллиардов масс протона.

Считается, что темная материя состоит из пока неизвестных частиц, WIMP (Weakly Interacting Massive Particle), загадочных MACHO (Massive Compact Halo Objects гравитационного микролинзирования с полмассы Солнца), аксионов, изобретенных в 1977 г. Роберто Печчеи и Элен Квинн для теории сильных ядерных взаимодействий, КХД (несохранение CP-симметрии, которая осуществляет зеркальное отражение и меняет частицы на античастицы должно приводить к появлению у нейтрона дипольного электрического момента, чего не наблюдается как  стабильных частиц без электрических зарядов, но в сильных магнитных полях индуцируют возникновение фотонов, с миллионными долями электронвольта и нерелятивистскими скоростями — «холодная» версия темной материи, модная после не обнаружения суперсимметричных частиц БАК), теплую темную материю — гипотетическую нейтриноподобную частицу, Зеркальные частицы и зеркальная материя: 50 лет гипотез и поисков // УФН. 2007. № 177. С. 397–406.

Л.: Сахаров А. Д. Воспоминания // Знамя. 1990. № 10–12. 1991. № 1–5, 9, 10., Уилл К. М. Двойной пульсар, г-волны и нобел…УФН 1994

Фарнс опубликовал в Astronomy & Astrophysicsвыложил arXiv.org космологическую модель, в которой отрицательная масса производится с постоянной скоростью в течение всей эволюции Вселенной, объясняет большинство эффектов, которые принято списывать на темную материю и темную энергию, — в частности, расширение Вселенной, образование крупномасштабной структуры Вселенной и галактического гало, кривые вращения галактик и наблюдаемый спектр реликтового излучения. В модели ΛCDM 70% ТЕ, 5% материи барионов- обычной и частицы которой медленно движутся 25% холодной ТМ, по анализу гармоник РИ WMAP и Planck, хотя SUSY  сечение рассеяния обычных частиц и «темных» частиц с массой от 6 до 200 Мэв ограничено 10−47 см2 — гравитация ТМ модифицирует кривые вращения галактик и картину гравитационного линзированияне исключают.  За ТЕ- РИ и ускоренное расширение Вселенной, измеренное по стандартным свечам (косвенно подтверждает соотношение химических элементов), качественно = космологической постоянной (лямбда-члена) в уравнении Эйнштейна,  объяснявшего ее с помощью частиц с отрицательной массой — симметрией уравнений типа электродинамики, где лямбда-член возникает в качестве постоянной интегрирования, без физического смысла.

Материя с отрицательной массой — это материя, которая ускоряется в направлении, противоположном действию силы, отталкивает частицы с положительной и отрицательной массой, тогда как «положительные» частицы притягивают «отрицательные». ΛCDM расширения Вселенной плотность различных компонент меняет по разным законам: плотность холодной материи падает, а плотность темной энергии остается постоянной, и отождествить материю с отрицательной массой и темную энергию нельзя.

Моделирование 50 тысяч частиц, положительных в «море» из частиц отрицательной массы (N+ = 5000, число отрицательных N = 45000) — плотность частиц медленно растет при приближении к центру галактики и совпадает с профилем Буркерта, решает проблему «острого гало» (cuspy halo problem) модели ΛCDM.

рассчитал кривую вращения галактики и обнаружил, что он тоже хорошо совпадает с данными наблюдений. В то время как в модели с чисто «положительными» частицами материя на краю галактики движется медленнее, чем в центре, в модели с преобладанием «отрицательных» частиц скорость получается примерно постоянной.

не понятно, как увязать такую гипотезу со Стандартной моделью (может ли механизм Хиггсагенерировать отрицательные массы?), как экспериментально зарегистрировать  и как объяснить противоречия между отталкиванием «отрицательных» частиц и теорией гравитонов. Привлекая меньше сущностей, «Хотя это предложение является отступническим и еретическим, …могут объяснить данные космологических наблюдений, которые всегда интерпретировались в рамках разумного предположения о положительности массы».

11.17 Х.Давудиазл (Hooman Davoudiasl) предложил новую силу, которая переносится сверхлегкой скалярной частицей и отталкивает темную материю от Земли, объясняет неудачи всех земных экспериментов по поиску ее (Д.Трунин

По поводу первичных Г-волн, Scientific American (2.2017)  Anna Ijjas, Paul J. Steinhardt, Abraham Loeb с критикой теории космологической инфляции (Лёб известен рискованным, Пол Стейнхардт циклами и критикой инфляции) — описал наш Штерн, «Прорыв за край мира» — по Стейнхарду из-за квантовых флуктуаций инфляция была бы вечной, по Линде, универсальна и решает ряд проблем множества Вселенных,  парадокса «антропный принцип»:

Рисунок Андрея Линде к одной из презентаций.<br>\n<i>Слева</i>: проблемы со старыми моделями инфляции. <i>Справа</i>: вечная инфляция с мультивселенной решает все проблемы («ТрВ» №10(229), 23.05.2017)
Рис.Андрея Линде Слева: проблемы со старыми моделями инфляции. Справа: вечная инфляция с мультивселенной решает их

«экпиротическая Вселенная» Стейнхардта (греч.— «вышедшая из огня»)— трехмерная пленка (брана), в большем числе измерений, Большой взрыв — разогрев столкновения двух бран (Линде с Каллош и Кофманом в «Пиротехническая Вселенная» [1] критиковали параллельность бран), сценарий отскока: сжатие прото — расширение вселенной без инфляции, уравнение состояния материи и устойчивости, из WMAP и «Планка» по реликтовому излучению, не подтвердивших предсказания ее — реликтовые гравитационные волны (неоднородности пространства ранней Вселенной, как квантовые флуктуации, можно разложить на скалярные и тензорные составляющие (моды. Скалярные меняют плотность энергии, при переходе от инфляционной к фридмановской стадии расширения — в Большой взрыв, усиливаются, завися от механизма инфляции (инфлатона), видимы из реликтового излучения. Тензорные, по сути, реликтовые гравитационные волны, не усиливаются, в альтернативных нет, по его поляризации, но не знаем коэффициента усиления и потому  амплитуды — скалярное поле с квадратичной зависимостью потенциала от напряженности с наименьшим усилением, где амплитуда гравитационных волн должна быть порядка 20% от амплитуды возмущений плотности — уже отбраковал «Планк»  (хотя в модели Алексея Старобинского, где инфляция получается из первых принципов — как влияние кривизны пространства на физические поля в нем,  — гравитационные волны слабы и могут не обнаруживаться десяток лет), в arXiv:1402.6980, отвергая критику Гута и Линде, на уровне популярных метафор [2] — о инфляции, — что не может предсказать число и распределение галактик и кривизну пространства, количество материи и энергии, зародыш Вселенной — начала инфляции (начальная амплитуда возмущений из наблюдений — это свободный параметр, кривизна неотличима от нуля, сумму разных форм материи и энергии предсказывает, а начало требует квантовой гравитации… непонимания мистических начальных условий Большого взрыва до микроскопического зародыша пространства), варианты теории и  подтвердившихся предсказания не дают.

В ответ отцы-основатели теории инфляции  написали своей компанией («тяжеловесов» бюджета, 33 теоретика, включая четырех нобелевских лауреатов, не пережившего Стивена Хокинга, и пр. Гут, Линде, Виттен) в том же Scientific American [3]  коллективное письмо, не побоявшись рекламы (Муханов не подписал) и правил «хорошего тона», как в споре 1990-х Дона Лэмба и Богдана Пачинского о происхождении гамма-всплесков, галактических и космологических, и в Политехническом музее 31.3.2010 между И.Ткачёвым за и В.Рубаковым — скептиком альтернатив [4]), Штерн предлагает Линде в своем ТрВ? (Pyrotechnic Universe 2. A Cosmic Controversy
3. Anna Ijjas, Paul J. Steinhardt, Abraham Loeb Cosmic Inflation Theory Faces Challenges
4. Видеозапись дебатов)

Критика чистой инфляции: ломают копья физики ранней Вселенной

Связанные Статьи- Ун.Колорадо:

Пхет интерактивное Моделирование признание за инновации в stem-образования ПетКР  является одним из 15 финалистов престижной награды за инновационные образовательные проекты, решения сложных задач и социальные перемены.