Erik Verlinde wyjaśnia swój nowy pogląd na grawitację
Bądźmy szczerzy. Ciemna materia to ból w tyłku. Astronomowie dołożyli wszelkich starań, aby wyjaśnić, dlaczego musi istnieć i istnieć w ogromnych ilościach, a jednak pozostaje ukryty. Nieznany. Nie emitując żadnej widocznej energii, ale na pozór wystarczająco silnej, aby powstrzymać galaktyki w gromadach przed zerwaniem jak dzikie konie, jest wszędzie w ogromnych ilościach. Co to za rzeczy - osi, WIMPS, gravitinos, Cząstki Kaluza Klein?
Szacuje się, że 27% całej materii we wszechświecie jest niewidoczne, a wszystko, od kanapek PB&J po kwazary, stanowi zaledwie 4,9%. Ale nowa teoria grawitacji zaproponowana przez fizyka teoretycznegoErik Verlinde z Uniwersytetu w Amsterdamie znalazł sposób na zrezygnowanie z nieznośnych rzeczy.
W przeciwieństwie do tradycyjnego postrzegania grawitacji jako podstawowej siły przyrody, Verlinde postrzega ją jako zjawisko własność wschodzącaprzestrzeni. Pojawienie się to proces, w którym natura buduje coś dużego za pomocą małych, prostych elementów, tak aby ostateczne stworzenie miało właściwości, których nie mają mniejsze kawałki. Weź płatek śniegu. Złożona symetria płatka śniegu zaczyna się, gdy kropla wody zamarza na drobną cząstkę pyłu. Gdy rosnące płatki opadają, para wodna zamarza na tym oryginalnym krysztale, naturalnie układając się w sześciokątną (sześcioboczną) strukturę o wielkim pięknie. Odczucie temperatury to kolejne zjawisko powstające w wyniku ruchu cząsteczek i atomów.
Podobnie jest z grawitacją, która według Verlinde wyłania się z entropii. Wszyscy wiemy o entropii i brudnych sypialniach, ale jest to nieco bardziej subtelne. Entropia jest miarą nieładu w systemie lub, innymi słowy, liczbą różnych stanów mikroskopowych, w których może znajdować się system. Jeden z najfajniejszych opisów entropii, jaki słyszałem, dotyczy ciepła emitowanego przez nasze ciała. Gdy ta energia rozprasza się w powietrzu, tworzy wokół nas bardziej nieuporządkowany stan, jednocześnie zmniejszając naszą własną entropię, aby zapewnić nam przetrwanie. Gdybyśmy nie pozbyli się ciepła ciała, ostatecznie zostalibyśmy zdezorganizowani (przegrzani się!) I umierali.
Emergent lub grawitacja entropijna, jak się nazywa nowa teoria, przewiduje dokładnie takie samo odchylenie w prędkościach obrotowych gwiazd w galaktykach przypisywanych obecnie ciemnej materii. W świetle Verlinde grawitacja wyłania się ze zmian w podstawowych bitach informacji przechowywanych w strukturze czasoprzestrzeni, w tym czterowymiarowym kontinuum ujawnionym przez ogólną teorię względności Einsteina. Jednym słowem, grawitacja jest konsekwencją entropii, a nie fundamentalną siłą.
Czasoprzestrzeń, składająca się z trzech znanych wymiarów oprócz czasu, jest elastyczna. Masa wypacza materiał 4-D w wzgórza i doliny, które kierują ruchem mniejszych obiektów w pobliżu. Słońce nie tyle „przyciąga” Ziemię, jak przewidywał Izaak Newton, ale tworzy wielki pucker w czasoprzestrzeni, w którym Ziemia się toczy.
W Artykuł 2010Verlinde pokazał, w jaki sposób prawo grawitacji Newtona, które opisuje wszystko, od tego, jak jabłka spadają z drzew po małe galaktyki krążące wokół dużych galaktyk, wywodzi się z tych mikroskopijnych bloków konstrukcyjnych.
Jego najnowszy artykuł, zatytułowany Emergent Gravity and the Dark Universe, zagłębia się w udział ciemnej energii w miksie. Entropia związana z ciemną energią, wciąż nieznaną formą energii odpowiedzialną za przyspieszanie ekspansji wszechświata, zamienia geometrię czasoprzestrzeni w elastyczny ośrodek.
„Stwierdzamy, że sprężysta reakcja tego ośrodka„ ciemnej energii ”przybiera formę dodatkowej„ ciemnej ”siły grawitacyjnej, która wydaje się być spowodowana„ ciemną materią ””, pisze Verlinde. „Zatem zaobserwowane zjawiska ciemnej materii są pozostałością, efektem pamięci, pojawienia się czasoprzestrzeni wraz ze zwykłą materią w niej”.
Będę pierwszym, który powie, jak złożona jest koncepcja Verlinde, otoczona tajemną entropią splątania, polami tensorowymi i holograficzną zasadą, ale podstawowa idea, że grawitacja nie jest podstawową siłą, stanowi fascynujący nowy sposób patrzenia na stara twarz.
Fizycy od dziesięcioleci próbują pogodzić grawitację z fizyką kwantową z niewielkim powodzeniem. I chociaż teorię Verlinde'a należy słusznie potraktować ziarenkiem soli, może on zaoferować sposób na połączenie tych dwóch dyscyplin w jedną narrację, która opisuje, w jaki sposób wszystko - od spadających jabłek po czarne dziury - łączy jedna spójna teoria.
