Введение

В физике теория эфира Эйнштейна, также называемая aetheory, - это название, придуманное в 2004 году для модификации общей теории относительности, которая имеет предпочтительную систему отсчета и, следовательно, нарушает инвариантность Лоренца. Эти общековариантные теории описывают пространство-время, наделенное как метрическим, так и единичным временным векторным полем, называемым эфиром. Эфир в этой теории является "лоренц нарушающим векторное поле", не связанным со старыми светящимися теориями эфира; "Эйнштейн" в названии теории происходит от использования уравнения общей теории относительности Эйнштейна.

Связь с другими теориями гравитации

Теория эфира Эйнштейна - это альтернативная теория гравитации, которая добавляет векторное поле к теории общей относительности. Существуют также модификации скалярного поля, включая теорию Бранса-Дикка, все включенные в теорию Хорндески. В другом направлении существуют теории, которые добавляют тензорные поля, под названием биметрическая гравитация или могут быть добавлены как скалярные, так и векторные поля, как в тензорно-векторно-скалярной гравитации. Этот тип теории возник в 1970-х годах с работой К. М. Уилла и К. Нордтветта-младшего по гравитационно связанным векторным теориям поля. В 1980-х годах Маурицио Гасперини добавил скалярное поле, которое интуитивно соответствовало универсальному понятию времени, к метрике общей теории относительности. Такая теория будет иметь предпочтительную систему отсчета, в которой универсальное время является фактическим временем. В 2000 году Тед Джейкобсон и Дэвид Мэттингли разработали модель, которая позволяет изучать последствия предпочтительных кадров. Их теория содержит меньше информации, чем теория Гасперини, вместо скалярного поля, дающего универсальное время, оно содержит только единичное векторное поле, которое дает направление времени. Таким образом, наблюдатели, которые следуют за эфиром в разных точках, не обязательно будут стареть с одинаковой скоростью в теории Джейкобсона-Мэтингли. В 2008 году Тед Джейкобсон представил отчет о состоянии теории эфира Эйнштейна.

Разрушение лоренцевой симметрии

Существование предпочтительного динамического вектора времени нарушает лоренцевскую симметрию теории, точнее, нарушает инвариантность при усилении. Это нарушение симметрии может привести к механизму Хиггса для гравитона, который изменит физику дальних расстояний, возможно, давая объяснение недавних данных о сверхновых, которые в противном случае были бы объяснены космологической постоянной. Эффект нарушения инвариантности Лоренца в квантовой теории поля имеет долгую историю, восходящую, по крайней мере, к работе Маркуса Фиерца и Вольфганга Паули в 1939 году. Недавно она вновь обрела популярность, например, в статье "Эффективная теория поля для массивных гравитонов и гравитации в теории пространства" Нимы Аркани Хамеда, Говарда Джорджи и Мэтью Шварца. Теории эфира Эйнштейна являются конкретным примером теории с нарушенной инвариантностью Лоренца и, таким образом, оказались естественной средой для таких исследований.

Звезды

Было найдено несколько сферически симметричных решений теории. Совсем недавно Кристофер Элинг и Тед Джейкобсон нашли решения, напоминающие звезды и решения, напоминающие черные дыры. В частности, они продемонстрировали, что не существует сферически симметричных решений, в которых звезды построены полностью из эфира. В растворах без дополнительной материи всегда есть либо голые сингулярности, либо две асимптотические области пространства-времени, напоминающие червоточину, но без горизонта. Они утверждали, что статические звезды должны иметь статические растворы эфира, что означает, что эфир указывает в направлении вектора, убивающего время.

Черные дыры и потенциальные проблемы

Однако это трудно согласовать со статическими черными дырами, так как на горизонте событий нет доступных векторов Killing, похожих на время, и поэтому решения черных дыр не могут иметь статических эфиров. Таким образом, когда звезда разрушается, чтобы сформировать черную дыру, эфир в конечном итоге становится статичным даже на большом расстоянии от разрушения. Кроме того, тензор напряжения явно не удовлетворяет уравнению Рэйчаудхури, нужно прибегнуть к уравнениям движения. Это контрастирует с теориями без эфира, где это свойство не зависит от уравнений движения.

Ограничения эксперимента

В статье 2005 года Нима Аркани Хамед, Хсин Чья Ченг, Маркус Люти и Джесси Талер изучили экспериментальные последствия нарушения симметрии усиления, присущей теориям эфира. Они обнаружили, что полученный бозон Голдстоуна приводит к, среди прочего, новому виду излучения Черенкова. Кроме того, они утверждали, что источники спина будут взаимодействовать через новую силу закона обратного квадрата с очень необычной угловой зависимостью. Они предполагают, что открытие такой силы будет очень сильным доказательством теории эфира, хотя и не обязательно таковым, как у Джейкобсона и др.