Einsteinova Opća Teorija Relativnosti i Nova Teorija Kvantne Gravitacije
Einsteinova opća teorija relativnosti predstavlja izvanrednu teoriju gravitacije koja je više puta potvrđena. S druge strane, kvantna mehanika se bavi ostalim fundamentalnim silama i također je bila iznimno uspješna tijekom posljednjeg stoljeća. Nažalost, ove dvije teorije ne surađuju, što predstavlja značajan izazov u znanosti. Mnogi prijedlozi su pokušali riješiti taj problem i najnoviji od njih, koji je predložio profesor Ginestra Bianconi, koristi fascinantan koncept entropije.
Što je Entropija?
Entropija je količina koja potječe iz termodinamike. Ona je povezana s neredima unutar sustava, a u izoliranom sustavu, poput našeg svemira, entropija uvijek raste. Također, entropija je povezana s informacijama. Upravo zbog toga, u području kvantne teorije informacija, ovaj novi rad nastoji pronaći pomirbu između relativnosti i kvantne mehanike.
Quantum Relative Entropy
U ovom radu koristi se koncept kvantne relativne entropije kako bi se opisalo ponašanje između geometrije prostora-vremena i materije. U mnogim prikazima gravitacije, geometrija prostora-vremena vizualizirana je kao mreža, a materija kao objekt koji deformira tu mrežu. U stvarnosti, geometrija je definirana metrikom prostora-vremena, koja se sastoji od tri prostorne dimenzije i jedne vremenske dimenzije, sve pod utjecajem mase objekata.
Međutim, ova studija sugerira da bi učinak tih masa trebao biti definiran sličnom, ali drugačijom metrikom koja nije povezana sa prostorom-vremenom. Veza između geometrijske prirode prostora-vremena i “geometrijskog” polja materije kvantificira se entropijskom akcijom.
Kompleksnost i Nova Teorija
Relativnost je već prilično komplicirana, i može se činiti da ovo dodaje još jedan sloj kompleksnosti. Međutim, ako ne govorimo o ogromnim masama ili energijama, ove dvije metrike na kraju rezultiraju standardnom teorijom relativnosti koja je više puta testirana. No, to nije sve. Ova teorija nudi karakteristike koje bi mogle objasniti tamnu energiju i tamnu materiju, nepoznate i hipotetske komponente svemira koje su u srži naše kozmologije.
Teorija predviđa pojavu male pozitivne kozmološke konstante, što bi moglo biti u skladu s verzijama tamne energije koja je odgovorna za ubrzanu ekspanziju svemira. Također, u ovom teorijskom okviru postoji veličina nazvana G-polje koja modificira gravitaciju na način koji bi mogao biti u skladu s tamnom materijom. Postojanje tamne materije pretpostavlja se zbog kretanja galaksija, sugerirajući da postoji mnogo više nevidljive materije nego što možemo vidjeti.
Izjave i Istraživanja
“Rad predlaže da kvantna gravitacija ima entropijsko podrijetlo i sugerira da bi G-polje moglo biti kandidat za tamnu materiju,” izjavila je profesorica Bianconi s Queen Mary University. “Dodatno, emergentna kozmološka konstanta predviđena našim modelom mogla bi pomoći u rješavanju razlike između teorijskih predikcija i eksperimentalnih opažanja ekspanzije svemira.”
Rad koji opisuje ovu inovativnu teoriju objavljen je u časopisu Physical Review D.
Zaključak
Kroz ovaj istraživački rad, profesor Bianconi otvara vrata novim mogućnostima za razumijevanje svemira i njegovih komponenata. Ova teorija ne samo da povezuje dvije ključne grane fizike – relativnost i kvantnu mehaniku – već nudi i nova objašnjenja za neke od najvećih misterija danas, kao što su tamna energija i tamna materija. Sa svakim novim otkrićem, približavamo se cjelovitijem razumijevanju prirode svemira.
