Un fizician susţine că gravitaţia nu este o forţă fundamentală, ci un efect al entropiei

Un fizician teoretician a lansat o nouă ipoteză care ar putea explica, în cele din urmă, misterul materiei întunecate.

În conformitate cu un nou studiu, pentru a explica efectele ciudate ale materiei întunecate în Univers, trebuie să eliminăm gravitaţia din rândul forţelor fundamentale din Univers.

„Concepţiile actuale despre spațiu, timp și gravitaţie trebuie să fie reanalizate. Se ştie de mult timp că teoria gravitaţiei a lui Einstein este incompatibilă cu mecanica cuantică… şi cred că în prezent suntem în ajunul unei revoluții științifice”, afirmă Erik Verlinde de la University of Amsterdam, autorul studiului.

Problema materiei întunecate provine din faptul că gravitația observată în galaxii este mai puternică decât gravitaţia calculată pe baza materiei pe care o putem observa în interiorul acestora.

Pentru a explica această incoerență, fizicienii au presupus că trebuie să mai existe o materie ascunsă privirilor noastre, care a fost denumită materia întunecată.

Fizicienii au prezis că materia întunecată reprezintă 27% din totalul masei și energiei din Universul observabil şi că galaxiile sunt înconjurate de un disc de materie întunecată al cărui efect gravitaţional menţine stabilitatea acestora, doar că nimeni nu a reuşit să înţeleagă ce este de fapt materia întunecată.

Efectul materiei întunecate asupra galaxiilor. Credit: Wikipedia 

În decursul timpului au fost propuse diverse particule candidat pentru materia întunecată, dar multe dintre acestea au fost excluse în urma unor verificări ulterioare.

În consecinţă, Verlinde s-a decis să studieze problema într-un mod diferit. Dacă materia întunecată a fost propusă pentru a înlătura neconcordanţa dintre valoarea intensităţii câmpului gravitaţional din galaxii, calculată pe baza datelor observaţionale, cu valoarea calculată pe baza teoriei gravitaţiei a lui Einstein, atunci poate că problema nu o reprezintă materia întunecată, ci faptul că noi nu înțelegem cu adevărat cum funcționează gravitația.

Mai mult, Modelul Standard al fizicii, cel mai bun set de formule pe care le avem pentru a descrie modul în care funcționează Universul, nu explică efectele gravitației, iar teoria relativității generale care descrie gravitaţia nu este compatibilă cu mecanica cuantică. Din acest motiv, cercetătorii caută o „Teorie a totului”, care să unească cele două teorii de bază din fizica modernă.

Erik Verlinde propune însă o altă soluţie. El sugerează că gravitația nu este o forță fundamentală din Univers, ci mai degrabă un fenomen emergent, la fel cum temperatura este un fenomen care provine din mișcarea particulelor microscopice.

Cu alte cuvinte, gravitația este un efect secundar şi nu cauza a ceea ce se întâmplă în Univers.

Erik Verlinde a propus pentru prima dată această ipoteză radicală asupra gravitației în anul 2010, dar recent el a arătat că dacă se ţine cont de această nouă interpretare a gravitației nu mai este necesar să căutăm particula care constituie materia întunecată, deoarece mişcarea şi stabilitatea galaxiilor pot fi explicate fără materia întunecată.

„Există dovezi că această nouă concepţie asupra gravitaţiei este conformă cu observațiile astronomice… La scară mare, gravitaţia nu acţionează aşa cum prezice teoria lui Einstein”, a spus Erik Verlinde.

Verlinde a ajuns la această concluzie încercând să înţeleagă cum apare gravitația la nivel microscopic. Calculele sale sugerează că gravitația este un fenomen emergent care provine din entropia Universului.

Entropia este o măsură a dezordinii unui sistem termodinamic, dar ea indică şi cantitatea de informaţie necesară descrierii unui sistem. În general, cu cât un sistem este mai haotic, cu atât mai multă informaţie este necesară pentru a-l descrie, ceea ce înseamnă că entropia acelui sistem este mai mare în comparaţie cu un sistem ordonat.

Modelul lui Verlinde se bazează pe entropie şi pe principiul holografic. Ideea de bază este că există biți fundamentali de informaţie în țesătura spațiu-timp, descrişi de Verlinde drept „atomii” spațiului, al căror comportament cuantic poate provoca creşterea entropiei, care acționează ca și gravitația.

Verlinde oferă mai multe informaţii privind ideea sa in clipul video de mai jos:

Testarea acestei ipoteze reprezintă acum noua provocare. Cel mai simplu mod de a demonstra netemeinicia acesteia ar fi să găsim o particulă care poate explica materia întunecată. De asemenea, fizicienii au posibilitatea să confirme sau să infirme noua ipoteză verificând predicţiile modelului teoretic propus de Verlinde cu observațiile noastre asupra Universului.

Ideea lui Verlinde este interesantă. Chiar dacă aceasta se va dovedi greşită, la fel ca multe alte ipoteze anterioare asupra gravitaţiei, este bine să căutăm întotdeauna noi modalități de rezolvare a unei probleme.

Dacă dorim să avem cândva o teorie a totului, trebuie să acceptăm că o parte din teoriile noastre privind modul cum funcţionează Universul trebuie să se schimbe.

„Mulți fizicieni teoreticieni ca mine lucrează la o revizuire a teoriei și s-au înregistrat deja unele progrese majore… S-ar putea ca în prezent să fim la marginea unei noi revoluții științifice, care va schimba radical opiniile noastre cu privire la însăși natura spațiului, timpului și a gravitației”, afirmă Verlinde.

Studiul poate fi găsit aici.

Sursă: Science Alert