Gravitacija atsiranda iš kvantinės informacijos, sako fizikai

Viena iš karščiausių naujų fizikos idėjų yra ta, kad gravitacija yra atsirandantis reiškinys; kad ji kažkokiu būdu kyla iš sudėtingos paprastesnių dalykų sąveikos.

Prieš kelis mėnesius Erikas Verlinde iš Amsterdamo universiteto iškėlė vieną tokią idėją, kuri fizikos pasaulį apėmė audringai. Verlinde teigė, kad gravitacija yra tik entropijos Visatoje pasireiškimas. Jo idėja paremta antruoju termodinamikos dėsniu, kad laikui bėgant entropija visada didėja. Tai rodo, kad entropijos skirtumai tarp Visatos dalių sukuria jėgą, kuri perskirsto medžiagą tokiu būdu, kuris padidina entropiją. Tai jėga, kurią vadiname gravitacija.

Įdomu tai, kad jis labai supaprastina teorinius pastolius, palaikančius šiuolaikinę fiziką. Ir nors jis turi savo apribojimų – pavyzdžiui, jis sukuria Niutono, o ne Einšteino gravitacijos dėsnius, jis taip pat turi tam tikrų pranašumų, pavyzdžiui, gebėjimą atsižvelgti į tamsiosios energijos, su kuria kovoja įprastos gravitacijos teorijos, mastą.

Tačiau turbūt pati galingiausia mintis, kylanti iš Verlinde požiūrio, yra ta, kad gravitacija iš esmės yra informacijos reiškinys.

Šiandien šią idėją naudingą paskatino Jae-Weon Lee iš Jungvono universiteto Pietų Korėjoje ir keletas bičiulių. Jie naudoja kvantinės informacijos idėją, kad sukurtų gravitacijos teoriją ir tai daro šiek tiek kitaip nei Verlinde.

Jų idėjos esmė yra sudėtingas klausimas, kas nutinka informacijai, kai ji patenka į juodąją skylę. Fizikai dėl to glumino dešimtmečius, nesutardami. Tačiau vienas dalykas, dėl kurio jie sutaria, yra Landauerio principas: ištrynus šiek tiek kvantinės informacijos Visatos entropija visada padidėja tam tikru kiekiu ir reikalauja tam tikro energijos kiekio.

Jae-Weonas ir kiti mano, kad šis trynimo procesas turi įvykti prie juodosios skylės horizonto. Ir jei taip, erdvėlaikis turi organizuotis save taip, kad maksimaliai padidintų entropiją šiuose horizontuose. Kitaip tariant, jis sukuria į gravitaciją panašią jėgą.

Tai intriguoja dėl kelių priežasčių. Pirma, Jae-Weon ir bendradarbiai daro prielaidą apie erdvėlaikio egzistavimą ir jo geometriją ir tiesiog klausia, kokią formą jis turi turėti, jei informacija horizontuose tokiu būdu ištrinama.

Tai taip pat pirmą kartą susieja gravitaciją su kvantine informacija. Pastaraisiais metais daugelis kvantinės mechanikos rezultatų parodė, kad informacija vaidina vis svarbesnį vaidmenį Visatoje.

Kai kurie fizikai yra įsitikinę, kad informacijos savybės atsiranda ne dėl informacijos nešėjų, tokių kaip fotonai ir elektronai, elgesio, o atvirkščiai. Jie mano, kad pati informacija yra vaiduokliškas pamatas, ant kurio pastatyta mūsų visata.

Gravitacija visada buvo musė šiame tepate. Tačiau augantis supratimas, kad informacija čia taip pat atlieka esminį vaidmenį, gali atverti kelią tokiam kvantinės mechanikos ir reliatyvumo suvienijimui, apie kurį svajojo fizikai.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1001.5445 : Gravitacija iš kvantinės informacijos

paslėpti