После публикации на сайте журнала MNRAS статьи Горькавого и Василькова (7 июля 2016 г.) на астрономическом сайте arxiv.org появились две критические статьи: М. Абрамовича и Ж.-П. Ласоты (2 августа 2016, https://arxiv.org/abs/1608.02882v1) и М. Абрамовича (26 августа 2016, https://arxiv.org/abs/1608.07136v1). В первой статье, которая называется «Нет отталкивающей силы в общей относительности» и занимает одну страницу, выдвинуто три контраргумента против нашей работы. Разберем их по порядку:
1. «Очевидно, что то, что Горькавый и Васильков (2016) называют „силой отталкивания“, является просто результатом уменьшения ньютоновского гравитационного притяжения, когда гравитирующие тела теряют массу».
Как следует из уравнения (30) из статьи Горькавого и Василькова (2016) (или уравнения (14) в данном Приложении), изменение притягивающей массы тела вызывает изменение в ньютоновском притяжении, которое описывается первым членом в правой части уравнения. Это падение притяжения не имеет никакого отношения к антигравитационному члену уравнения — второму в правой части уравнения (14). Найденная антигравитация зависит от скорости изменения массы и обратно пропорциональна скорости света, что является очевидным признаком релятивистского, неньютоновского эффекта. При этом существенно, что изменение гравитационной массы должно быть истинным, не связанным с тем, что что-то пролетает мимо наблюдателя (см. раздел книги 10.1). Например, экспериментатор, опускающийся в глубокую шахту, будет ощущать уменьшение гравитационного притяжения, потому что внешние слои Земли перестают действовать на него, а радиус гравитирующей внутренней части Земли сокращается по мере опускания. Но никакой антигравитации экспериментатор не почувствует при любой скорости его движения. Даже при свободном падении в шахту сила гравитации исчезнет для экспериментатора, но антигравитация не возникнет, потому что отсутствует релятивистское запаздывание сигнала об изменении массы, которое является ключевым фактором возникновения антигравитации.
2. «Горькавый и Васильков (2016) считают гравитационные волны единственным фактором, уменьшающим массу излучающих объектов; они не объясняют, почему пренебрегают электромагнитным излучением — ведь звезды излучают, теряя гравитационную массу, что (по логике авторов) также должно привести к „уменьшению общей массы Вселенной“ и „силам отталкивания гравитации“».
Объяснение принципиальной разницы между активной гравитационной массой электромагнитного излучения и гравитационных волн дано уже на первой странице нашей статьи. Вот цитата из второго абзаца статьи: «С 1917 года он [Эйнштейн] никогда не включал гравитационную энергию в правую часть своих уравнений и указывал, что единственным источником гравитационного поля является тензор энергии-импульса обычного вещества и электромагнитного поля: „Тензор Tik представляет энергию, которая создает гравитационное поле, но сама не имеет гравитационного характера, как, например, энергия электромагнитного поля, энергия, связанная с плотностью вещества, и т. д.“» (Эйнштейн, 1953). Почему Абрамович и Ласота не дочитали даже до второго абзаца статьи и не увидели объяснение даже не авторов, а самого Эйнштейна? Очевидно, что невнимательность часто приводит к неверным заключениям.
3. «Излучение (электромагнитное, гравитационное), выходящее из одного конкретного сопутствующего объема, не исчезает из Вселенной, а попадает в другие ее части. Полная плотность и полное давление p представляют собой сумму нескольких компонент, вклад в которые вносят гравитационные волны. Ни GW, ни pGW не являются отрицательными. Следовательно, как показывает уравнение Фридмана… гравитационные волны всегда способствуют замедлению расширения космологического масштабного фактора a(t)».
Абрамович и Ласота, совершенно не разобравшись в сути нашей работы, выдвигают против нее несостоятельные аргументы. Нигде в нашей статье не утверждается, что гравитационные волны (или еще какие-нибудь компоненты Вселенной) обладают отрицательной энергией или давлением. Более того, можно усилить тезис Абрамовича и Ласоты утверждением, что гравитационные волны вообще не вносят никакого вклада в величины GW и pGW. Это никак не повлияет на вывод работы Горькавого и Василькова (2016) о том, что изменение гравитационной массы черных дыр (из-за перехода части их массы в гравитационное излучение) вызывает появление антигравитации. Речь идет о влиянии на космологию не гравитационного излучения, а переменной массы черных дыр — наблюдаемого факта, доказанного данными ЛИГО.
Эта безосновательная работа Абрамовича и Ласоты не осталась без внимания. Например, на нее сослался известный популяризатор Итан Зигель, который обсудил в своей колонке (Bigthink.com, June 30, 2018) нашу статью:
«…возникает вопрос: как переход от массы к излучению влияет на расширение Вселенной? В своей недавней статье Ник Горькавый и Александр Васильков утверждают, что это может генерировать отталкивающую антигравитационную силу. К сожалению, это утверждение основано на том, что только кажется антигравитацией. Когда у вас есть определенная масса, вы испытываете определенное гравитационное притяжение к этой массе: это одинаково верно как для теории гравитации Эйнштейна, так и для теории гравитации Ньютона. Если вы преобразуете эту массу в энергию и она излучается наружу со скоростью света, как и любое безмассовое излучение, то, когда это излучение пройдет мимо вас, вы внезапно увидите меньшую массу, к которой можно притянуться. Кривизна пространства-времени меняется, и там, где вы когда-то испытывали гравитационное притяжение определенной силы, теперь вы будете испытывать притяжение на 5 % меньше. Математически это эквивалентно добавлению в вашу систему отталкивающей антигравитационной силы. Но на самом деле вы испытываете уменьшенное притяжение, потому что вы превратили массу в энергию, а излучение тяготеет иначе (особенно когда оно проходит мимо вас), чем материя».
Нет смысла повторять уже приведенную выше аргументацию. Хочется отметить только слово «математически», которое в тексте Зигеля полностью потеряло свою традиционную доказательность.
Работа Абрамовича (2016) занимает уже больше десяти страниц. Если не учитывать словесные выпады и литературные отступления, то против нашей работы он выдвинул два конкретных замечания:
1. Абрамович (2016) утверждает, что мы приняли за антигравитацию эффект уменьшения скорости частицы, приближающейся к черной дыре (см. с. 10 в его статье). Это неверно, наша антигравитация не имеет никакого отношения к этому хорошо известному торможению частиц возле черной дыры, связанному с замедлением времени в сильном гравитационном поле. В физике существует такое понятие, как «антигравитация Гильберта», которая не считается реальным эффектом, хотя до сих пор исследуется некоторыми учеными. Этот великий математик в 1917 году привел расчет, по которому гравитационное ускорение падает до нуля на границе черной дыры. Кроме того, в выражении Гильберта есть антигравитационный член, зависящий от скорости пробной частицы (см. уравнение (14) из работы Горькавого и Василькова, 2016). Мы специально в нашей статье проделали расчет Гильберта, чтобы показать, что наша формула для антигравитации не имеет никакого отношения к «фиктивной» антигравитации Гильберта, потому что получена в приближении слабой гравитации и медленных скоростей частиц. В таком приближении общая теория относительности дает для гравитационного ускорения в поле постоянной массы только ньютоновский закон притяжения. В случае же переменной гравитационной массы к нему добавляется новый член, который может описывать как антигравитацию, так и гипергравитацию.
2. Абрамович (2016) считает, что мы используем неправильное выражение для гравитационного ускорения:
(K1)
Отметим, что данное ускорение определяется символом Кристоффеля (см. уравнение (6) из работы Горькавого и Василькова, 2016). Абрамович (2016) в результате длинных математических расчетов получает, как он считает, более правильное выражение для гравитационного ускорения (см. формулу (63) в его работе):
(K2)
Данное выражение ускорения зависит от символа Кристоффеля (см. уравнение (8) из работы Горькавого и Василькова, 2016). Если обратиться к классическим монографиям, например Мизнера — Торна — Уилера (1977) (см. уравнения 17.17–17.18), то убедимся, что для слабых полей при переходе от теории Эйнштейна к теории Ньютона гравитационное ускорение частиц зависит от символа Кристоффеля , а не от Кристоффеля . Такой же вывод следует из любых других классических монографий (Вайнберг (1975), уравнение (9.1.2) и далее; Толмен (1974), уравнение (80.5). Таким образом, полученная Абрамовичем (2016) формула противоречит классическим трудам, которым мы, в свою очередь, аккуратно следовали.
В заключение отметим, что в рассмотренном нами приближении слабых полей величина всех компонент метрического тензора достаточно близка к единице, поэтому выражения (K1) и (K2) приводят к одной и той же формуле, которая фактически использовалась в расчетах Горькавого и Василькова (2016) (см. формулу (25) из нашей статьи 2016 года или (11) из данного Приложения):
(K3)
Отметим, что обе обсуждаемые критические статьи не пробились в реферируемые журналы, а появились лишь на нерецензируемом архиве, что неудивительно при такой ошибочности аргументации.