[논문 리뷰] Ether theory of gravitation: why and how?

Mayeul Arminjon|ArXiv.org|2004. 01. 07.

Relativity and Gravitational Theory참고 문헌 7인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 중력이 비균질한 매질에서의 압력력으로 간주되며, 선호하는 관성 기준계를 유지하고 로렌츠 대칭을 위반하는 스칼라 에테르 이론을 제안한다. 이 이론은 우주론적, 전자기적, 양자적 연결을 포함하는 완전한 이론을 유도하며, 점입자 근사에서 내부 구조 효과를 예측하여 약한 등가원리 위반을 초래한다. 동시에 빛과 중력파에 대한 표준 후논비어니안 효과와 일치한다.

ABSTRACT

Gravitation might make a preferred frame appear, and with it a clear space/time separation--the latter being, a priori, needed by quantum mechanics (QM) in curved space-time. Several models of gravitation with an ether are discussed: they assume metrical effects in an heterogeneous ether and/or a Lorentz-symmetry breaking. One scalar model, starting from a semi-heuristic view of gravity as a pressure force, is detailed. It has been developed to a complete theory including continuum dynamics, cosmology, and links with electromagnetism and QM. To test the theory, an asymptotic scheme of post-Newtonian approximation has been built. That version of the theory which is discussed here predicts an internal-structure effect, even at the point-particle limit. The same might happen also in general relativity (GR) in some gauges, if one would use a similar scheme. Adjusting the equations of planetary motion on an ephemeris leaves a residual difference with it; one should adjust the equations using primary observations. The same effects on light rays are predicted as with GR, and a similar energy loss applies to binary pulsars.

연구 동기 및 목표

• 일반 상대성 이론의 선호하는 기준계 부재와 양자역학의 선호하는 공간/시간 분리 요구 간의 불일치를 해결하면서, 중력과 양자역학, 전자기학을 통합하는 완전하고 자기일관성 있는 스칼라 에테르 중력 이론을 개발하는 것.
• 일반 상대성 이론이 선호하는 기준계를 갖지 않지만 양자역학은 선호하는 공간/시간 분리를 필요로 하는 문제를 해결하는 것.
• 특히 천체역학과 중력파 방출에서의 천문관측과의 비교를 통해 이 이론을 천체물리학적 및 천체역학적 관측에 대해 시험하는 것.
• 비뉴턴적 점입자 근사에서의 잠재적 약한 등가원리 위반과 함께 내부 구조 효과의 영향을 탐색하는 것.
• 양자이론에서 해밀토니안-파동 대응과의 연결 고리를 설정하는 것.

제안 방법

• 스칼라 에테르 내 중력을 압력력으로 간주하여, 이sovotropic 공간 성분과 선호하는 관성 기준계를 가진 메트릭을 도출한다.
• 스칼라 중력 포텐셜에 대한 장 방정식을 유도하고, 비틀린 시공간 내에서 수정된 뉴턴 제2법칙을 통해 연속체 역학과 결합한다.
• 질량 중심(EMMC)의 운동 방정식을 유도하기 위해 점근적 후논비어니안 근사 체계를 수립하여 천체계의 위치표를 기반으로 한 비교를 가능하게 한다.
• 이론을 구형 중력 수축, 빛의 굴절, 균일한 우주론적 모델에 적용하여 암흑 에너지나 추가 매개변수 없이도 우주의 가속 팽창을 예측한다.
• 스칼라 장을 전자기장 내에서 맥스웰 방정식과 연결하고, 파동역학에서 켈린-고르곤 방정식을 도출하여 해밀토니안-파동 대응을 확립한다.
• 이 방법을 디랙 방정식에 적용하여 고전적 해밀토니안 역학에서 중력장 내에서의 중력 디랙 방정식을 도출한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 선호하는 관성 기준계를 유지하면서도 표준 상대론적 효과를 재현할 수 있는 스칼라 에테르 중력 이론을 구성할 수 있는가?
• RQ2 이 이론의 점입자 근사에서 내부 구조 효과로 인해 약한 등가원리 위반이 발생하는가? 일반 상대성 이론과 비교했을 때 어떻게 다를까?
• RQ3 이 이론은 빛의 굴절과 중력파 방출의 역학을 어떻게 예측하는가? 이는 이중 펄서 관측과 일치하는가?
• RQ4 스칼라 중력장이 해밀토니안-파동 대응과 켈린-고르곤 방정식을 통해 양자역학과 일관되게 연결될 수 있는가?
• RQ5 이 이론은 암흑 에너지나 추가 매개변수 없이도 우주 팽창을 예측하는가?

주요 결과

• 이론은 점입자 근사에서 내부 구조 효과로 인해 약한 등가원리 위반을 예측한다. 이 효과는 물체가 점입자로 간주되더라도 여전히 유지된다.
• 점근적 후논비어니안 근사 체계는 표준 EIH 유사 방정식과 다름을 보이며, 태양계의 천체계 위치표와 비교했을 때 잔류 불일치가 존재한다.
• 이론은 일반 상대성 이론과 동일한 빛의 굴절과 중력파 에너지 손실을 예측한다. 특히 조화 게이지에서 이는 이중 펄서 데이터와의 일치를 시사한다.
• 이 이론의 균일한 우주론적 모델은 암흑 에너지나 추가 매개변수 없이도 우주의 가속 팽창을 예측한다.
• 시간에 따라 변화하는 중력장에서 물질 생성/소멸 현상이 예측되며, 일반 상대성 이론에는 존재하지 않는 새로운 물리적 효과이다.
• 스칼라 중력장과 켈린-고르곤 방정식 사이에 일관된 연결 고리가 확립되었고, 이 방법은 고전적 해밀토니안 역학에서 중력장 내에서 디랙 방정식을 유도하는 데까지 확장되었다.