Релятиви́стская тео́рия гравита́ции (РТГ) — биметрическая теория гравитации , развиваемая в рамках специальной теории относительности (в авторской интерпретации) и основанная на представлении гравитационного поля как симметричного тензорного физического поля валентности 2 в пространстве Минковского . Оно формирует метрику эффективного риманова пространства , которое только и чувствуют прочие поля и частицы. В последних версиях утверждается, что теория содержит . Разрабатывалась академиком РАН А. А. Логуновым с группой сотрудников .

Теория не широко известна и мало цитируется за пределами русскоязычной группы Логунова . Суждения группы Логунова по отношению к общей теории относительности подверглись существенной и разносторонней критике.

Отличия от общей теории относительности

В ряде работ авторы теории утверждают, что РТГ имеет следующие отличия от общей теории относительности (ОТО) :

• Гравитация есть не геометрическое поле , а реальное физическое силовое поле в духе Фарадея — Максвелла , описываемое тензором .
• Гравитационные явления следует рассматривать в рамках плоского пространства Минковского , в котором однозначно выполняются законы сохранения энергии-импульса и момента количества движения . Тогда движение тел в пространстве Минковского эквивалентно движению этих тел в эффективном римановом пространстве .
• В тензорных уравнениях для определения метрики следует учитывать массу гравитона , а также использовать калибровочные условия, связанные с метрикой пространства Минковского. Это не позволяет уничтожить гравитационное поле даже локально выбором какой-то подходящей системы отсчёта .
• Конусы причинности эффективного риманова пространства должны везде лежать внутри конусов причинности пространства Минковского (принцип причинности РТГ).

Как и в ОТО, в РТГ под веществом понимаются все формы материи (включая и электромагнитное поле ), за исключением самого гравитационного поля . Однако плотность лагранжиана гравитационного поля ${\displaystyle L_{g}}$ в ней зависит как от метрического тензора ${\displaystyle \gamma ^{ik}}$ , так и от гравитационного поля ${\displaystyle \varphi ^{ik}}$ , чем она и отличается от ОТО, в которой плотность лагранжиана зависит лишь от метрического тензора риманова пространства ${\displaystyle g^{ik}}$ .

Следствия из теории РТГ, по утверждениям создателей, таковы:

1. Вселенная — пространственно плоская, однородная, изотропная ; в эффективной метрике Вселенная осциллирует ; ускоренное расширение требует квинтэссенции ;
2. во Вселенной (если понимать под ней лишь материю Вселенной, но не математические, то есть идеальные и абстрактные, объекты) сингулярностей не существует;
3. чёрных дыр как физических объектов, предсказываемых в ОТО, не существует — вместо них есть стабильные звезды с экстремальным красным смещением и радиусом чуть больше радиуса Шварцшильда , которые фактически не отличимы от кандидатов в чёрные дыры (см., однако, коллапсар ).

Необходимость альтернативной ОТО теории, по мнению Логунова, обусловлена тем, что ОТО, как он считает, непригодна в качестве физической теории из-за отождествления гравитации с тензором риманова пространства, приведшего к несовместимости ОТО с фундаментальными законами сохранения :

Эйнштейн в ОТО отождествил гравитацию с метрическим тензором риманова пространства, но этот путь привёл к отказу от гравитационного поля как физического поля, а также к утрате фундаментальных законов сохранения. Именно поэтому от этого положения Эйнштейна нам необходимо полностью отказаться.

— Лекции по теории относительности и гравитации: Современный анализ проблемы (1987), с. 240

Отзывы

Положительные

Голландский физик Тео М. Ньюенхайзен и чешский физик В. Шпичка высказали мнение, что необходимо отказаться от ОТО и перейти на РТГ, поскольку последняя, с их точки зрения, имеет ряд преимуществ .

В свою очередь Томас Ортин, ссылаясь на статью Логунова « Релятивистская теория гравитации и принцип Маха », охарактеризовал «интересной» критику эйнштейновского принципа эквивалентности , предложенную в данной работе .

Критика и возражения на неё

Выводы школы Логунова в отношении ОТО и точности её предсказаний, опубликованные в журналах « Теоретическая и математическая физика » и « Успехи физических наук » подверглись существенной и разносторонней критике в научных кругах . Ответная статья на критику ряда иностранных специалистов, в случае поднятого вопроса о точности предсказаний, была дана Лоскутовым .

Против самой РТГ были также представлены аргументы, сводящиеся к следующим положениям:

• РТГ есть биметрическая теория, в случае безмассового гравитона эквивалентная так называемой полевой трактовке ОТО как надстройке над ненаблюдаемым пространством Минковского: « В релятивистской теории гравитации… фигурируют в точности те же лагранжианы…, которые приводят к уравнениям гравитационного поля » , « математическое содержание РТГ сводится к математическому содержанию ОТО (в полевой формулировке) » . Возражение: Данный аргумент, как полагает Логунов, не учитывает как топологических различий между обычной полевой моделью ОТО (где топология решения не фиксирована в силу локальности уравнений Эйнштейна) и моделью РТГ (где фактически постулируется простая топология пространства-времени Минковского), так и того, что все уравнения РТГ, в отличие от ОТО, неустранимым образом содержат метрический тензор пространства Минковского. Относительно уравнений полевой трактовки ОТО и РТГ, Логунов отмечает, что в лагранжиане гравитационного поля РТГ отсутствует член со вторыми производными и в целом характеризует несостоятельной позицию критиков, согласно которой всякое решение уравнений Гильберта — Эйнштейна удовлетворяет уравнениям РТГ .
• В случае массивного гравитона в РТГ применяется стандартная аргументация против теории с массивным гравитоном, основанная на линейном приближении: либо какое-то поле обладает отрицательной энергией, что приводит к нестабильности любой системы в такой теории, либо теория не даёт правильного ньютоновского предела при переходе к массе гравитона, равной 0, и, следовательно, бессмысленна (см. Гравитация с массивным гравитоном ). В РТГ возникает первый случай — компонента гравитационного поля со спином 0 имеет отрицательную энергию. Возражение: В защиту РТГ Лоскутов попытался показать, что при учёте распространения гравитационного излучения в эффективном римановом пространстве гравитационное излучение системы тел становится положительно определённым . В свою очередь Логунов с сотрудниками считают, что в РТГ отсутствуют «духовые» состояния (или отрицательная энергия) при соблюдении принципа причинности РТГ .

• Дополнительные уравнения РТГ в случае безмассового гравитона представляют собой всего лишь координатные условия: « Весь набор уравнений РТГ в терминах метрики искривленного пространства-времени можно свести к уравнениям Эйнштейна плюс гармоническое координатное условие, столь успешно использовавшееся Фоком » . Возражение: Как полагает Логунов, дополнительные уравнения РТГ не имеют никакого отношения к координатным условиям в ОТО, поскольку данные уравнений в РТГ, в отличие от ОТО, являются универсальными и общековариантными. Решения Фока, в свою очередь, не удовлетворяют принципу причинности РТГ .
• Вышеприведённые следствия из РТГ в случае безмассового гравитона являются лишь следствием неточностей: несуществование чёрных дыр — следствием невозможности покрыть одной координатной картой, эквивалентной пространству-времени Минковского, пространство-время сколлапсировавшего в чёрную дыру объекта (упомянутое различие в топологии решений); космологических предсказаний — следствием принятых координатных условий. Более того, в случае безмассового гравитона вывод РТГ об изотропности вселенной оказывается недействительным, когда принцип причинности РТГ отвергает вывод теории, лишая его физического смысла .

Литература

Авторское изложение некоторых вопросов классической СТО

• Логунов А. А. Лекции по теории относительности и гравитации: Современный анализ проблемы.. — M.: Наука, 1987. — 272 с.
• Логунов А. А. Лекции по теории относительности. — M.: Наука, 2002. — 175 с. — ISBN 5-02-006236-7 .

Изложение РТГ

• Логунов А. А., Мествиришвили М. А. Релятивистская теория гравитации. — M.: Наука, 1989. — 304 с.
• Логунов А. А. Релятивистская теория гравитации. — M.: Наука, 2006. — 253 с. — ISBN 5-02-035510-0 .

Примечания