[論文レビュー] General Relativity Problem of Mercury's Perihelion Advance Revisited

Anatoli Vankov|arXiv (Cornell University)|Aug 10, 2010

Relativity and Gravitational Theory参考文献 37被引用数 10

ひとこと要約

本稿は、一般相対性理論（GR）が水星の近日点移動を予測する点について、批判的に再評価しており、観測的および理論的根拠の両方が欠陥を含むと主張している。GRの相対論的補正の有効性に疑問を呈し、方法論的欠陥によりデータからその効果を信頼性高く抽出できないとし、可変な固有質量を用いる代替理論を提唱している。この理論は特異点を解消し、正規化の必要性を排除する。

ABSTRACT

The work is devoted to the critical analysis of theoretical prediction and astronomical observation of GR effects, first of all, the Mercury's perihelion advance. In the first part, the methodological issues of observations are discussed including a practice of observations, a method of recognizing the relativistic properties of the effect and recovering it from bulk of raw data, a parametric observational model, and finally, methods of assessment of the effect value and statistical level of confidence. In the second part, the Mercury's perihelion advance and other theoretical problems are discussed in relationship with the GR physical foundations. Controversies in literature devoted to the GR tests are analyzed. The unified GR approach to particles and photons is discussed with the emphasis on the GR classical tests. Finally, the alternative theory of relativistic effect treatment is presented.

研究の動機と目的

• 一般相対性理論（GR）が水星の近日点移動を予測する観測的確認の方法論的厳密性を批判的に評価すること。
• GRの半径方向減速および光の屈折に関する予測の理論的根拠に疑問を呈し、物理的整合性に欠けると主張すること。
• 現代のエフェマリスにおいてパラメータ化された後ニュートン的（PPN）形式主義が使用される際、制御不能なずれを引き起こす点を暴露すること。
• 可変な固有質量および場に基づく波動伝播を特徴とする代替相対論的理論を提唱し、特異点および正規化の問題を解決すること。
• GRの近日点移動予測が、統計的にも理論的にも裏付けられていないと主張すること、すなわち、循環的なフィッティングや制御不能なモデル調整に依存しているとすること。

提案手法

• 歴史的および現代の観測手法を分析し、古典的摂動および歳差から微小な相対論的効果を分離することが極めて困難である点に焦点を当てる。
• エフェマリスにおける統計的フィッティングの使用を批判し、誤差の厳密な取り扱いが欠如しているため、非実証的であると呼ぶ。
• フォックの解析を適用し、光の伝播におけるGR項が高次の小量であることを示し、標準的なGRの取り扱いとは矛盾して、無視すべきであると結論づける。
• 固有質量が一定でない新たな相対論的枠組みを提示し、重力的および電磁気的ポテンシャルにおける発散を排除する。
• 空間を電磁波およびド・ブロイ波の両方の伝播媒体として扱う場理論的モデルを導入し、量子力学と整合性を持つ相対論的重力理論を可能にする。
• 可変質量係数を含む修正された半径方向落下方程式を導出する：$\beta(r) = \left[1 - (1/\gamma_0^2)\exp(-2r_g/r)\right]^{1/2}$、標準的なGRの式に置き換える。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 古典的摂動からのノイズが影響する中で、天文観測から相対論的近日点移動をどれほど信頼性高く抽出できるのか。
• RQ2 フォックの解析および本研究の結果から、標準的なGRの自由落下および光の屈折の取り扱いが物理的整合性を欠く理由は何か。
• RQ3 人工的な正規化手順を用いずに、重力的および電磁気的ポテンシャルの発散を解消できるか。
• RQ4 相対論的力学における可変な固有質量の導入が、GRの基礎およびその古典的検証に与える影響は何か。
• RQ5 現在のGRの近日点移動の実証的確認は、統計的にも理論的にも正当化されているのか、それとも循環的なフィッティングや制御不能なモデル調整に依存しているのか。

主な発見

• エフェマリスからの観測された近日点移動は、方法論的欠陥のため信頼性が低く、現在の精度はルヴェリエの時代と同等の水準にとどまっている。
• GRが予測する自由落下における半径方向減速は物理的意味を持たず、おそらく誤りである。これは場の方程式における一貫性の欠如によって示されている。
• 光の屈折を引き起こすGR項は高次の小量であり、無視すべきであるが、標準的なGRの取り扱いとは矛盾している。
• 可変な固有質量を用いた代替理論の定式化により、重力的および電磁気的ポテンシャルにおける発散が解消され、長年の正規化問題が解決された。
• 提案された理論はすべての古典的GRの検証を説明し、ブラックホールの存在を否定するとともに、新たな実験的検証可能な予測を提供する。
• GRの近日点移動の実証的確認は、理論的にも実証的にも裏付けられていない。これは、厳密な統計的検証ではなく、制御不能なフィッティングに依存しているからである。