|
Гравитация может возникать из Энтропии
|
|
|
|
Энтропия. Само это слово должно вызывать бессонницу. Это означает, что материя и энергия будут разлагаться, что в конечном итоге приведет к хаосу во Вселенной, если оставить все как есть. Так почему же новая теория предполагает, что гравитация может возникнуть из энтропии?
|
|
|
|
Да, вы правильно поняли: квантовая относительная энтропия может определять действие гравитации. Именно это предлагает физик и математик Джинестра Бьянкони из Лондонского университета Королевы Марии в своей новой теории. Есть только одна проблема: чтобы это сработало, две теории, которые всегда противоречили друг другу, должны быть согласованы.
|
|
|
|
Идея относительной квантовой энтропии объединяет противоречивые концепции общей теории относительности и квантовой теории относительности. Общая теория относительности Эйнштейна рассматривает гравитацию как искривление пространства-времени объектом, причем более массивные объекты оказывают большее влияние на окружающее их пространство-время. Например, масса Солнца в 330 000 раз превышает массу Земли. В результате наша планета движется по орбите в пределах огромного искажения пространства-времени, вызванного огромным присутствием Солнца, как четвертак, вращающийся вокруг одной из этих огромных воронок.
|
|
|
|
Квантовая теория, с другой стороны, рассматривает Вселенную как состоящую из чрезвычайно малых объектов (например, субатомных частиц), которые действуют и как частицы, и как волны. Частицы - это мельчайшие частицы материи, в то время как волны - это возмущения, которые переносят энергию. Согласно квантовой механике, Вселенная описывается в микро- и наномасштабах. Теория относительности противоположна в том смысле, что она описывает материю в космических масштабах.
|
|
|
|
|
|
|
Поиск способа связать общую теорию относительности и квантовую механику оказался постоянной головной болью для ученых. С этой целью рассмотрим теорию Бьянкони. Она утверждает, что пространство-время на самом деле является квантовым оператором, а это означает, что оно воздействует на квантовые состояния, превращая их в различные типы квантовых состояний. Квантовая энтропия количественно определяет (без каламбура) степень беспорядка или непредсказуемости в состоянии чего-либо, что помогает различать два квантовых состояния. Бьянкони в своей работе обнаружила, что может использовать ее для описания взаимодействия пространства-времени и материи.
|
|
|
|
“Гравитация является производной от энтропийного действия, связывающего поля материи с геометрией [пространства-времени]”, - сказала она в исследовании, недавно опубликованном в Physical Review D.
|
|
|
|
Позволяя квантовой энтропии описывать различия между материей и пространством-временем, теория Бьянкони модифицирует общую теорию относительности, сначала придавая структуре пространства-времени низкую энергию и малую кривизну, а затем предсказывая малую космологическую постоянную (которая объясняет, насколько сильно и с какой скоростью расширяется Вселенная).
|
|
|
|
Новая теория также включает в себя G-поле, или гравитационное поле. G-поля — это векторные поля, что означает, что они имеют как величину, так и направление, которые объясняют, как объект влияет на пространство. Бьянкони использует G-поле в качестве так называемого множителя Лагранжа, который определяет максимум и минимум функции. Волны, которые являются одним из двух квантовых состояний, описываются волновой функцией. Нахождение максимума и минимума волновой функции с помощью G-поля могло бы примирить квантовую теорию с общей теорией относительности.
|
|
|
|
Если противоречие между этими теориями будет окончательно устранено, мы получим квантовую гравитацию, которая будет существовать в форме частиц и волн.
|
|
|
|
Тем не менее, существование гравитации в форме частиц поднимает еще один вопрос. Темная материя состоит из частиц, но природа этих частиц остается загадкой, поскольку они никогда не наблюдались непосредственно. Бьянкони считает, что, если гравитация может существовать в виде частиц, гравитационное поле может дать объяснение темной материи.
|
|
|
|
“Эта работа предполагает, что квантовая гравитация имеет энтропийное происхождение, и предполагает, что G-поле может быть кандидатом на роль темной материи”, - сказала она в пресс-релизе.
|
|
|
|
Предстоит еще много работы, прежде чем эта идея получит хоть какое-то подтверждение. Но есть вероятность, что хаос порождает гравитацию, которая, в свою очередь, в той или иной форме может быть темной материей. Сногсшибательно.
|
|
|
|
Источник
|
