211service.com
Grawitacja wyłania się z informacji kwantowych, mówią fizycy
Jednym z najgorętszych nowych pomysłów w fizyce jest to, że grawitacja jest zjawiskiem pojawiającym się; że w jakiś sposób powstaje ze złożonej interakcji prostszych rzeczy.
Kilka miesięcy temu Erik Verlinde z Uniwersytetu Amsterdamskiego przedstawił jeden taki pomysł, który szturmem podbił świat fizyki. Verlinde zasugerował, że grawitacja jest jedynie przejawem entropii we Wszechświecie. Jego pomysł opiera się na drugiej zasadzie termodynamiki, zgodnie z którą entropia zawsze wzrasta w czasie. Sugeruje to, że różnice w entropii między częściami Wszechświata generują siłę, która redystrybuuje materię w sposób maksymalizujący entropię. To jest siła, którą nazywamy grawitacją.
Ekscytujące w tym podejściu jest to, że radykalnie upraszcza teoretyczne rusztowanie, które wspiera współczesną fizykę. I choć ma swoje ograniczenia – na przykład generuje prawa grawitacji Newtona, a nie Einsteina – ma też pewne zalety, takie jak możliwość wyjaśnienia wielkości ciemnej energii, z którą borykają się konwencjonalne teorie grawitacji.
Ale być może najpotężniejszą ideą, jaka wyłoniła się z podejścia Verlinde, jest to, że grawitacja jest zasadniczo zjawiskiem informacji.
Dziś pomysł ten otrzymuje pożyteczny impuls od Jae-Weona Lee z Uniwersytetu Jungwon w Korei Południowej i kilku kumpli. Wykorzystują ideę informacji kwantowej do wyprowadzenia teorii grawitacji i robią to, przyjmując nieco inną strategię niż Verlinde.
Sednem ich pomysłu jest trudne pytanie o to, co dzieje się z informacją, gdy wejdzie ona do czarnej dziury. Fizycy zastanawiali się nad tym przez dziesięciolecia bez konsensusu. Ale jedno, co do których się zgadzają, to zasada Landauera: wymazanie odrobiny informacji kwantowej zawsze zwiększa entropię Wszechświata o pewną niewielką ilość i wymaga określonej ilości energii.
Jae-Weon i spółka zakładają, że ten proces wymazywania musi nastąpić na horyzoncie czarnej dziury. A jeśli tak, czasoprzestrzeń musi zorganizować się w sposób maksymalizujący entropię na tych horyzontach. Innymi słowy, generuje siłę podobną do grawitacji.
To intrygujące z kilku powodów. Po pierwsze, Jae-Weon i spółka zakładają istnienie czasoprzestrzeni i jej geometrii i po prostu pytają, jaką musi przyjąć formę, jeśli informacje są w ten sposób usuwane z horyzontu.
Po raz pierwszy wiąże również grawitację z informacją kwantową. W ostatnich latach wiele wyników w mechanice kwantowej wskazywało na coraz ważniejszą rolę, jaką wydaje się odgrywać informacja we Wszechświecie.
Niektórzy fizycy są przekonani, że właściwości informacji nie wynikają z zachowania nośników informacji, takich jak fotony i elektrony, ale odwrotnie. Uważają, że sama informacja jest widmowym podłożem, na którym zbudowany jest nasz wszechświat.
Grawitacja zawsze była muchą w tej maści. Ale rosnąca świadomość, że informacja również odgrywa tutaj fundamentalną rolę, może otworzyć drogę do tego rodzaju unifikacji mechaniki kwantowej i teorii względności, o której marzyli fizycy.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1001.5445 : Grawitacja z informacji kwantowych