Революційна теорія фізика та математика Джинестри Б’янконі з Лондонського університету королеви Марії пропонує розглядати гравітацію як похідну від квантової відносної ентропії. Це несподіване рішення може стати ключем до розв’язання давньої проблеми об’єднання загальної теорії відносності та квантової механіки, пропонуючи новий погляд на фундаментальні закони Всесвіту.
Ідея про зв’язок ентропії з гравітацією може здаватися парадоксальною, адже ентропія асоціюється з хаосом, а гравітація — з упорядкованою структурою космосу.
“Гравітація є похідною від ентропійної дії, що пов’язує поля матерії з геометрією [простору-часу]”, — пояснює Б’янконі у своєму дослідженні, опублікованому в Physical Review D.
Примирення двох непримиренних теорій
Загальна теорія відносності Ейнштейна описує гравітацію як викривлення простору-часу масивними об’єктами. Вона діє в космічних масштабах і пояснює, чому Земля обертається навколо Сонця, рухаючись по траєкторії в деформованому просторі-часі.
Квантова механіка, натомість, описує Всесвіт на субатомному рівні, де частинки поводяться і як матерія, і як хвилі. Ці дві фундаментальні теорії довгий час здавалися несумісними, що створювало серйозну перешкоду для розуміння фізики на найглибшому рівні.
Б’янконі пропонує розглядати простір-час як квантовий оператор, що діє на квантові стани. Це дозволяє використовувати квантову ентропію для опису взаємодії між простором-часом і матерією, що існує в ньому.
Квантова ентропія як міст між теоріями
Квантова ентропія вимірює непередбачуваність або невпорядкованість квантового стану. Використовуючи її для визначення відмінностей між матерією та простором-часом, нова теорія модифікує загальну теорію відносності.
Спочатку вона надає тканині простору-часу низьку енергію і малу кривизну. Це дозволяє передбачити малу космологічну константу, яка пояснює, як і з якою швидкістю розширюється Всесвіт.
Теорія також запроваджує поняття G-поля, або гравітаційного поля. Це векторне поле, що має як величину, так і напрямок, і пояснює, як простір впливає на об’єкти. Б’янконі використовує G-поле як множник Лагранжа для знаходження максимуму і мінімуму квантової хвильової функції.
Потенційний зв’язок з темною матерією
Якщо гравітація може існувати у формі частинок, це відкриває цікаву можливість: G-поле могло б пояснити природу темної матерії.
“Ця робота припускає, що квантова гравітація має ентропійне походження і припускає, що G-поле може бути кандидатом на темну матерію”, — зазначає Б’янконі.
Темна матерія залишається однією з найбільших загадок сучасної фізики. Вона становить приблизно 27% Всесвіту, але її частинки ніколи не спостерігалися безпосередньо. Якщо нова теорія правильна, то гравітаційні частинки могли б пояснити цю таємничу субстанцію.
Хоча теорія Б’янконі ще потребує експериментального підтвердження, вона пропонує елегантне рішення двох фундаментальних проблем фізики: об’єднання квантової механіки з загальною теорією відносності та пояснення природи темної матерії.
Парадоксально, але хаос, представлений ентропією, може бути ключем до розуміння порядку у Всесвіті, втіленого гравітацією. Іронія полягає в тому, що саме невпорядкованість на квантовому рівні може породжувати впорядковану структуру космосу.
#гравітація #може #бути #темною #матерією
Source link
