Коли космологи намагаються оцінити вміст енергії та матерії у спостережуваному Всесвіті, вони мають врахувати гравітаційну потенційну енергії. Але яким чином?
Проблема у визначенні, що таке енергетичний вміст гравітаційного поля.
Звичайно, енергетичний вміст матерії визначається завдяки тензору напруженості-енергії-імпульсу. Було б цілком логічно мати подібний тензор і для гравітації.
Однак прямим наслідком принципу слабкої еквівалентності є те, що для спостерігача, який вільно падає, гравітаційне поле майже відсутнє. Таким чином спостерігач не здатний виміряти ненульовий тензор напруження-енергії-імпульсу гравітаційного поля.
Але якщо тензор дорівнює нулю в даному місці для одного спостерігача, то він дорівнює нулю в цьому місці й для всіх інших спостерігачів. А оскільки гравітація і, відповідно, локація відсутні в принципі, то це означає, що тензор буде нульовим у будь-якій точці заданого простору.
Тому нам необхідно знайти нетензорні схеми для визначення енергетичного вмісту гравітаційного поля, зокрема, у вигляді так званого псевдотензора Ландау-Ліфшиця — математичного об'єкта у загальній теорії відносності, який залежить від заданого набору координат.
Так, він дозволяє визначити густину енергії гравітаційних хвиль та їх потік. Також він відіграє важливу роль у вивченні гравітаційного випромінювання. Водночас він не унікальний: якщо ми спробуємо інтегрувати його для спостережуваного всесвіту, результат залежить від тої ж вибраної системи координат.
Крім того, повна енергія гравітаційного поля зазвичай не береться до уваги. В космологічних дискусіях вона не потрібна. Необхідний лише “космологічний контекст”, по суті, філософський погляд на всесвіт, зокрема, його розвиток.
Що, в свою чергу, призводить до надмірних спекуляцій. Вважається, наприклад, що гравітаційна енергія залишається від'ємною, як пропонує ньютонівська концепція.
А якщо вона дорівнює позитивному внеску інших форм матерії? Якщо вона є тим, що американець Алан Гут назвав «остаточним безкоштовним обідом»: загальний вміст енергії у Всесвіті еквівалентний нулю.
Простіше кажучи, всесвіт в цілому не має ні маси, ні енергії, ні імпульсу.
Інші цікаві теми на нашому сайті:
Як народився час? і до чого тут космічна інфяція?
Мексиканський космолог вважає, що знайшла альтернативу загальній теорії відносності
Астрономи перезапускають теорію ефіру
