Εντροπία. Η ίδια η λέξη θα έπρεπε να προκαλεί αϋπνία. Σημαίνει ότι η ύλη και η ενέργεια θα υποβαθμιστούν - οδηγώντας τελικά σε χάος στο σύμπαν - αν τα πράγματα αφεθούν στην ησυχία τους.
Mια νέα θεωρία υποδηλώνει ότι η βαρύτητα θα μπορούσε ενδεχομένως να προκύψει από την εντροπία;
Ναι, διαβάσατε σωστά: η κβαντική σχετική εντροπία μπορεί να καθορίσει τη δράση της βαρύτητας. Αυτό προτείνει η φυσική και μαθηματικός Ginestra Bianconi από το Πανεπιστήμιο Queen Mary του Λονδίνου σε μια νέα θεωρία. Υπάρχει μόνο ένα ζήτημα: για να λειτουργήσει αυτό, δύο θεωρίες που ήταν πάντα σε αντίθεση μεταξύ τους πρέπει να εναρμονιστούν.
Η ιδέα της κβαντικής σχετικής εντροπίας αναμειγνύει τις αντικρουόμενες έννοιες της γενικής σχετικότητας και της κβαντικής θεωρίας. Η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν βλέπει τη βαρύτητα ως την καμπυλότητα ή τη στρέβλωση του χωροχρόνου από ένα αντικείμενο, με τα πιο ογκώδη αντικείμενα να έχουν μεγαλύτερη επίδραση στον χωροχρόνο που τα περιβάλλει.
Για παράδειγμα, ο Ήλιος έχει 330.000 φορές τη μάζα της Γης. Ως αποτέλεσμα, ο πλανήτης μας περιστρέφεται μέσα στην τεράστια παραμόρφωση του χωροχρόνου που έχει προκαλέσει η τεράστια παρουσία του Ήλιου, σαν ένα τέταρτο του λίτρου να κυλάει γύρω από μια από αυτές τις υπερμεγέθεις χοάνες.
Η Βαρύτητα Αποδεικνύει ότι Ζούμε σε μια Προσομοίωση
Η κβαντική θεωρία, από την άλλη πλευρά, θεωρεί το σύμπαν ως φτιαγμένο από εξαιρετικά μικρά αντικείμενα (σκεφτείτε υποατομικά σωματίδια) που λειτουργούν τόσο ως σωματίδια όσο και ως κύματα. Τα σωματίδια είναι μικροσκοπικά κομμάτια ύλης, ενώ τα κύματα είναι διαταραχές που μεταφέρουν ενέργεια.
Σύμφωνα με την κβαντομηχανική, το σύμπαν περιγράφεται σε μικρο και νανοκλίμακες. Η σχετικότητα είναι το αντίθετο, με την έννοια ότι περιγράφει την ύλη σε κοσμικές κλίμακες. Η εύρεση ενός τρόπου σύνδεσης της γενικής σχετικότητας και της κβαντομηχανικής έχει αποδειχθεί ένας διαρκής πονοκέφαλος για τους επιστήμονες.
Στη θεωρία της Bianconi υποστηρίζει ότι ο χωροχρόνος είναι στην πραγματικότητα ένας κβαντικός τελεστής, που σημαίνει ότι δρα σε κβαντικές καταστάσεις για να τις μετατρέψει σε διαφορετικούς τύπους κβαντικών καταστάσεων. Η κβαντική εντροπία ποσοτικοποιεί πόση αταξία ή απρόβλεπτο υπάρχει στην κατάσταση κάποιου πράγματος, κάτι που βοηθά στη διάκριση μεταξύ δύο κβαντικών καταστάσεων.
Η Bianconi, στην εργασία της, διαπίστωσε ότι θα μπορούσε να τη χρησιμοποιήσει για να περιγράψει πώς αλληλεπιδρούν ο χωροχρόνος και η ύλη.
«Η βαρύτητα προέρχεται από μια εντροπική δράση που συνδέει τα πεδία της ύλης με τη γεωμετρία [του χωροχρόνου]», είπε σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Physical Review D.
Επιτρέποντας στην κβαντική εντροπία να περιγράψει τις διαφορές μεταξύ ύλης και χωροχρόνου, η θεωρία του Bianconi τροποποιεί τη γενική σχετικότητα δίνοντας πρώτα στην δομή του χωροχρόνου χαμηλή ενέργεια και μια μικρή καμπυλότητα, και στη συνέχεια προβλέποντας μια μικρή κοσμολογική σταθερά (η οποία εξηγεί πόσο και πόσο γρήγορα διαστέλλεται το σύμπαν).
Τι περιλαμβάνει η θεωρία
Η νέα θεωρία ενσωματώνει επίσης ένα πεδίο G, ή βαρυτικό πεδίο. Τα πεδία G είναι διανυσματικά πεδία - που σημαίνει ότι έχουν τόσο μέγεθος όσο και κατεύθυνση - που εξηγούν πώς ο χώρος επηρεάζεται από ένα αντικείμενο. Ο Bianconi χρησιμοποιεί το πεδίο G ως αυτό που είναι γνωστό ως πολλαπλασιαστής Lagrangian, ο οποίος βρίσκει το μέγιστο και το ελάχιστο μιας συνάρτησης.
Τα κύματα, τα οποία είναι μία από τις δύο κβαντικές καταστάσεις, περιγράφονται από μια κυματοσυνάρτηση. Η εύρεση του μέγιστου και του ελάχιστου μιας κυματοσυνάρτησης με ένα πεδίο G θα μπορούσε να συμβιβάσει την κβαντική θεωρία με τη γενική σχετικότητα.
Εάν η σύγκρουση μεταξύ των θεωριών επιλυθεί τελικά, καταλήγουμε σε κβαντική βαρύτητα, η οποία θα υπήρχε σε σωματιδιακή και κυματική μορφή. Τούτου λεχθέντος, η βαρύτητα που υπάρχει σε σωματιδιακή μορφή εγείρει ένα άλλο ερώτημα. Η σκοτεινή ύλη είναι αποτελούμενη από σωματίδια, αλλά η φύση αυτών των σωματιδίων παραμένει ένα αίνιγμα, αφού δεν έχουν ποτέ παρατηρηθεί άμεσα.
Η Bianconi πιστεύει ότι, εάν η βαρύτητα μπορεί να υπάρχει ως σωματίδια, το πεδίο G μπορεί να προσφέρει μια εξήγηση για τη σκοτεινή ύλη.
«Αυτή η εργασία προτείνει ότι η κβαντική βαρύτητα έχει εντροπική προέλευση και υποδηλώνει ότι το πεδίο G μπορεί να είναι υποψήφιο για τη σκοτεινή ύλη», είπε σε δελτίο τύπου.
Τι υπάρχει στο μέλλον;
Υπάρχει ακόμα πολλή δουλειά που πρέπει να γίνει πριν αυτή η ιδέα σχεδόν επιβεβαιωθεί. Αλλά, υπάρχει η πιθανότητα το χάος να προκαλέσει τη βαρύτητα, η οποία με τη σειρά της μπορεί, σε μια μορφή, να είναι πιθανώς η σκοτεινή ύλη. Είναι απίστευτο.
www.worldenergynews.gr
