Динамика формы: альтернативная гравитация, ставящая под сомнение фундаментальность пространства-времени

В современной теоретической физике активно развивается концепция динамики формы (Shape Dynamics) — альтернативный подход к гравитации, который оспаривает фундаментальность пространства-времени, лежащую в основе общей теории относительности (ОТО) Альберта Эйнштейна. Согласно этой теории, зрелость которой, как предполагается, наступит к 2026 году, Вселенная определяется не пространством-временем как таковым, а геометрическими взаимоотношениями — формами, размерами и углами — между объектами. Эта концепция, первоначально предложенная Джулианом Барбуром в конце 1990-х годов, получила строгую математическую формулировку благодаря усилиям молодых физиков.

Исследования, проведенные в таких учреждениях, как Гронингенский университет и Институт Периметра в Канаде, установили точное математическое дуальное соответствие между динамикой формы и ОТО. Это соответствие, продемонстрированное Шоном Грибом из Гронингенского университета и Флавио Меркати из Института Периметра, придает теории значительный вес как математически последовательной альтернативной модели. Одним из ключевых аспектов, который динамика формы стремится разрешить, является «проблема времени» в квантовой гравитации. В рамках этой теории естественная стрела времени возникает исключительно из гравитационных взаимодействий, что является выводом, к которому пришел Барбур.

В отличие от ОТО, оперирующей четырехмерным псевдо-римановым многообразием, динамика формы оперирует набором трехмерных геометрий, которые могут формировать подобие четырехмерного пространства-времени. Ключевые фигуры в развитии этой области включают Джулиана Барбура как создателя концепции, а также Шона Гриба, Флавио Меркати и Абхая Аштакара из Университета штата Пенсильвания, участвующего в смежных разработках. Барбур, придерживаясь махианского подхода, стремился устранить из динамики такие элементы, как абсолютное пространство и абсолютное время, введенные Ньютоном в 1687 году, для выявления внутренней структуры теорий.

Философский сдвиг в динамике формы заключается в смещении фокуса с «контейнера» (пространства-времени) на «содержимое» (относительную геометрию). Теория использует иную группу симметрии, чем ОТО, в частности, пространственную конформную симметрию преобразований Вейля, что означает, что длины не являются физическими величинами, а физически значимой считается только та часть метрики, которая определяет углы. В моделях Барбура стрела времени возникает органически, когда частицы, взаимодействующие только гравитационно, переходят от низкоэнтропийных состояний к состояниям с возрастающей энтропией.

Несмотря на математическую строгость и дуальность, теория сталкивается с критикой, в частности, со стороны Айххорна, который указывает на отсутствие на данный момент экспериментально различимых предсказаний по сравнению с ОТО. Это позиционирует динамику формы в области чистой теоретической физики, ожидающей эмпирического подтверждения. Хотя локальная эквивалентность с ОТО подтверждена, глобальные свойства решений двух теорий могут расходиться, например, в поведении черных дыр. Развитие этой теории представляет собой фундаментальный пересмотр основ физического описания реальности.