Μία από τις πιο καυτές νέες ιδέες στη φυσική είναι ότι η βαρύτητα είναι ένα αναδυόμενο φαινόμενο, ότι κατά κάποιον τρόπο προκύπτει από την πολύπλοκη αλληλεπίδραση απλούστερων πραγμάτων. Και ίσως ο νέος ρόλος που παίζει η κβαντική πληροφορία στη βαρύτητα να θέτει το σκηνικό για μια δραματική ενοποίηση ιδεών στη φυσική.
Η θεωρία της εντροπικής βαρύτητας ακολουθεί τον νόμο του Νεύτωνα για παγκόσμια βαρύτητα στη Γη
Ο φυσικός Erik Verlinde το 2009 στο Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ είχε παρουσιάσει μια τέτοια ιδέα, η οποία έφερε τότε καταιγίδα στον κόσμο της φυσικής. Ο Βέρλιντε πρότεινε ότι η βαρύτητα είναι απλώς μια εκδήλωση της εντροπίας στο Σύμπαν (περιγράφει τη βαρύτητα ως μια εντροπική δύναμη και το μοντέλο αυτό συνδυάζει τη θερμοδυναμική προσέγγιση της βαρύτητας με την ολογραφική αρχή του Gerard ‘t Hooft . Υπονοεί ότι η βαρύτητα δεν είναι μια θεμελιώδης αλληλεπίδραση, αλλά ένα αναδυόμενο φαινόμενο που προκύπτει από τη στατιστική συμπεριφορά των μικροσκοπικών βαθμών ελευθερίας που κωδικοποιούνται σε μια ολογραφική οθόνη). Η ιδέα του βασίζεται στον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής, ότι η εντροπία πάντα αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου. Υποδηλώνει ότι οι διαφορές στην εντροπία μεταξύ των τμημάτων του Σύμπαντος δημιουργούν μια δύναμη που ανακατανέμει την ύλη, με ένα τρόπο που μεγιστοποιεί την εντροπία. Αυτή είναι η δύναμη που ονομάζουμε βαρύτητα.
Αυτό που είναι συναρπαστικό για την προσέγγιση είναι ότι απλοποιεί δραματικά τον θεωρητικό σκελετό που υποστηρίζει η σύγχρονη φυσική. Και ενώ έχει τους περιορισμούς της – για παράδειγμα, παράγει τους νόμους βαρύτητας του Νεύτωνα αντί για του Αϊνστάιν – έχει και κάποια πλεονεκτήματα, όπως η ικανότητα να υπολογίζει το μέγεθος της σκοτεινής ενέργειας, που οι συμβατικές θεωρίες της βαρύτητας αγωνίζονται να την υπολογίσουν.
Τον Ιούλιο του 2011, ο Verlinde παρουσίασε την περαιτέρω ανάπτυξη των ιδεών του συμπεριλαμβανομένης μιας εξήγησης για την προέλευση της σκοτεινής ύλης, όπως και την σκοτεινή ενέργεια στην Κοσμολογία.
Η θεωρία της εντροπικής βαρύτητας υποδηλώνει ότι αυτό που έχει ερμηνευτεί ως αθέατη σκοτεινή ύλη είναι το προϊόν των κβαντικών επιδράσεων, που μπορούν να θεωρηθούν ως μια μορφή θετικής σκοτεινής ενέργειας που ανυψώνει την ενέργεια του κενού χώρου από την τιμή της βασικής κατάστασης του. Ένα κεντρικό δόγμα της θεωρίας αυτής είναι ότι η θετική σκοτεινή ενέργεια οδηγεί σε ένα νόμο θερμικού όγκου συμβάλλοντας στην εντροπία που ξεπερνά το νόμο του αντι-de Sitter χώρου, ακριβώς στον κοσμολογικό ορίζοντα .
Η θεωρία ήταν αμφιλεγόμενη μέσα στην κοινότητα της φυσικής, αλλά πυροδότησε έρευνα και πειράματα για να ελέγξει την εγκυρότητά της.
Αλλά ίσως η πιο ισχυρή ιδέα που αναδύεται από την προσέγγιση του Verlinde είναι ότι η βαρύτητα είναι ουσιαστικά ένα φαινόμενο της πληροφορίας.
Πριν λίγα χρόνια, αυτή η ιδέα πήρε μια χρήσιμη περαιτέρω ώθηση από τον Κορεάτη Jae-Weon Lee στο Πανεπιστήμιο Jungwon και μερικούς άλλους φυσικούς. Χρησιμοποίησαν την ιδέα της κβαντικής πληροφορίας για να αντλήσουν μια θεωρία της βαρύτητας και το κάνουν κάνοντας μια ελαφρώς διαφορετική προσέγγιση από τον Ολλανδό Verlinde.
Στην καρδιά της ιδέας τους είναι το δύσκολο ερώτημα για το τι συμβαίνει με τις πληροφορίες όταν εισέρχονται σε μια μαύρη τρύπα. Οι φυσικοί έχουν προβληματιστεί για αυτό εδώ και δεκαετίες αλλά δεν υπάρχει αρκετή συναίνεση μεταξύ τους για το τι συμβαίνει. Αλλά ένα πράγμα που συμφωνούν είναι η αρχή του Rolf Landauer, που δούλευε τότε στην IBM το 1961: ότι η διαγραφή κάποιων κβαντικών πληροφοριών αυξάνει πάντα την εντροπία του Σύμπαντος κατά μία μικρή ορισμένη ποσότητα και απαιτεί μια συγκεκριμένη ποσότητα ενέργειας. Η αρχή του Landauer μπορεί να γίνει αντιληπτή ως μια απλή λογική συνέπεια του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής – που δηλώνει ότι η εντροπία ενός απομονωμένου συστήματος δεν μπορεί να μειωθεί – μαζί με τον ορισμό της θερμοδυναμικής θερμοκρασίας.
Ο Jae-Weon και οι συνάδελφοι του υποθέτουν ότι αυτή η διαδικασία διαγραφής πρέπει να συμβαίνει στον ορίζοντα της μαύρης τρύπας. Και αν πράγματι αυτό συμβαίνει, ο χωροχρόνος πρέπει να οργανωθεί με τέτοιο τρόπο ώστε να μεγιστοποιεί την εντροπία σε αυτούς τους ορίζοντες. Με άλλα λόγια, δημιουργεί μια δύναμη που μοιάζει με την βαρύτητα.
Αυτό είναι ενδιαφέρον για αρκετούς λόγους. Πρώτον, ο Jae-Weon και οι άλλοι υποθέτουν την ύπαρξη του χωροχρόνου και τη γεωμετρία του και απλώς ρωτούν ποια μορφή πρέπει να πάρει εάν διαγραφούν οι πληροφορίες στους ορίζοντες με αυτόν τον τρόπο.
Σχετίζει επίσης την βαρύτητα με τις κβαντικές πληροφορίες για πρώτη φορά. Τα τελευταία χρόνια, πολλά αποτελέσματα στην κβαντική μηχανική έχουν δείξει τον όλο και πιο σημαντικό ρόλο που παίζει η πληροφορία στο σύμπαν.
Μερικοί φυσικοί είναι πεπεισμένοι ότι οι ιδιότητες των πληροφοριών δεν προέρχονται από τη συμπεριφορά των φορέων της πληροφορίας όπως τα φωτόνια και τα ηλεκτρόνια, αλλά το αντίστροφο. Θεωρούν ότι η ίδια η πληροφορία είναι το φανταστικό υπόβαθρο στο οποίο είναι χτισμένο το σύμπαν μας.
Η βαρύτητα ήταν πάντα ένα μη εμφανές μειονέκτημα. Αλλά η αυξανόμενη συνειδητοποίηση ότι η πληροφορία παίζει και αυτή θεμελιώδη ρόλο, θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο προς το είδος της ενοποίησης μεταξύ της κβαντικής μηχανικής και της σχετικότητας που οι οπαδοί της φυσικής έχουν για χρόνια ονειρευτεί.
Πηγή και Wkipedia
