Không-thời gian Cong

Tương đối Tổng quát của Einstein (1915) thay bức tranh Newton về hấp dẫn-như-một-lực bằng một bức tranh hình học: khối lượng-năng lượng làm cong vải không-thời gian bốn chiều, và vật chất (bao gồm ánh sáng) đi theo các đường trắc địa của vải cong đó. Toán học là phương trình trường Einstein:

$$R_{\mu \nu }-\frac{1}{2}R{g}_{\mu \nu }+\Lambda g_{\mu \nu }=\frac{8\pi G}{c^4}{T}_{\mu \nu }$$

Đẹp đẽ, nhưng huyền bí: sự cong xảy ra ở đâu? Trên thể nền nào? Thuyết Thái Cực Vạn Vật trả lời cả hai: sự cong xảy ra trên lớp phủ của sợi dây thời gian, và thể nền là có thật và sờ được — chính cùng lớp phủ mà ánh sáng lan truyền trên đó.

Cơ chế

Nhiều node xoay đồng pha kéo lên lớp phủ và vặn nó cục bộ. Mỗi cặp đồng pha là một cú giật nhỏ; với hàng tỷ cặp trên khối lượng cả một hành tinh, sự vặn lớn. Một photon đi dọc lớp phủ không có đường thẳng nào — nó đi theo độ cong cục bộ của lớp phủ. Ta đo điều này và gọi là hấp dẫn.

Thấu kính hấp dẫn — bằng chứng cốt lõi

Eddington 1919. Arthur Eddington dẫn đầu đoàn nhật thực nổi tiếng và xác nhận tiên đoán của Einstein: ánh sáng sao đi gần Mặt Trời bị bẻ cong đo được (~1.75 arcsecond). Trong Thuyết Thái Cực Vạn Vật, giải thích trực tiếp: Mặt Trời là một cụm khổng lồ các node xoay đồng pha, và chúng vặn lớp phủ ở vùng lân cận. Ánh sáng từ một ngôi sao xa, cưỡi lớp phủ trên đường đi qua, đi theo sự vặn.

Thấu kính cụm thiên hà. Cùng hiệu ứng ở quy mô lớn hơn: một cụm thiên hà giữa ta và một thiên hà nền xa bẻ cong và thậm chí nhân lên hình ảnh của vật thể nền — đôi khi tạo các cung và các vòng Einstein hoàn chỉnh. Hàng tỷ node đồng pha của cụm vặn lớp phủ đủ sắc để hoạt động như một thấu kính. Ta thấy điều này là bằng chứng cốt lõi cho cả vật chất tối (vì độ thấu kính mạnh hơn khối lượng nhìn thấy sẽ tiên đoán) và không-thời gian cong.

Sóng hấp dẫn — các gợn sóng lớp phủ

Khi hai cụm đồng pha lớn (hai hố đen, hai sao neutron) quay quanh và sáp nhập, sự vặn cục bộ của lớp phủ dao động và lan ra ngoài. Các gợn sóng lan truyền đó là sóng hấp dẫn, được LIGO phát hiện trực tiếp lần đầu năm 2015 (giải Nobel 2017). Chúng đi ở tốc độ $c$ vì chúng LÀ sự cập nhật lớp phủ, và lớp phủ cập nhật ở tốc độ $c$. Mỗi sự sáp nhập nhị phân được LIGO/Virgo phát hiện kể từ đó là xác nhận cho bức tranh này: lớp phủ là có thật, và sự vặn của nó có thể di chuyển.

Frame-dragging — khi khối lượng xoay vặn vùng xung quanh

Các vật khối lượng đang xoay (sao xoay, hố đen xoay) được Tương đối Tổng quát tiên đoán kéo theo không-thời gian cục bộ quanh chúng — hiệu ứng Lense-Thirring, xác nhận năm 2011 bởi Gravity Probe B. Trong Thuyết Thái Cực Vạn Vật, điều này trực tiếp: các node đồng pha của một ngôi sao xoay tự bản thân đang xoay cùng nhau, và sự xoay khối của chúng buộc lớp phủ cục bộ xoay theo. Một con quay gần đó cảm nhận sự kéo của lớp phủ.