Fyzici sa už desaťročia snažia spojiť dve fundamentálne, no navzájom nekompatibilné teórie fyziky – kvantovú mechaniku a Einsteinovu teóriu všeobecnej relativity. Nový výskum profesora Ginestru Bianconiho z Queen Mary University of London naznačuje, že riešenie tohto problému môže spočívať v entropii, upozorňuje Phys.org.

Predpovedá aj dodatočné efekty

V štúdii s názvom Gravity from Entropy, publikovanej v Physical Review D, Bianconi navrhuje radikálne nový prístup, v ktorom gravitácia vyplýva z kvantovej relatívnej entropie. Tento koncept otvára nové možnosti pre zjednotenú teóriu kvantovej gravitácie a môže poskytnúť odpoveď na dlhodobé otázky o povahe temnej hmoty a zrýchleného rozpínania vesmíru.

Tradične chápanie gravitácie je postavené na Einsteinovej predstave zakrivenia časopriestoru, ktoré vzniká ako dôsledok prítomnosti hmoty a energie. Kvantová mechanika naproti tomu popisuje mikrosvet, kde systémy existujú v superpozícii stavov a interakcie sú sprostredkované kvantovými poľami. Bianconiho teória prichádza s odlišným pohľadom: metrika časopriestoru, ktorá všeobecná relativita považuje za spojitú geometriu, je v skutočnosti kvantový operátor.

Použitím kvantovej relatívnej entropie, teda miery rozdielu medzi dvoma kvantovými stavmi, je možné popísať vzťah medzi geometriou časopriestoru a prítomnosťou hmoty. Tento prístup vedie k modifikovaným Einsteinovým rovniciam, ktoré v podmienkach nízkych energií a slabého gravitačného poľa prechádzajú do klasického popisu gravitácie. Na vysokej energetickej úrovni však teória predpovedá dodatočné efekty, vrátane vzniku malej, no pozitívnej kozmologickej konštanty.

Môže pomôcť s temnou hmotou

Dôležitou súčasťou Bianconiho modelu je tzv. G-pole, pomocné pole, ktoré sa správa ako Lagrangeov multiplikátor v upravených rovniciach gravitácie. Práve toto pole môže poskytnúť nový pohľad na podstatu temnej hmoty. Temná hmota tvorí podľa astronomických pozorovaní väčšinu hmoty vesmíru, avšak zatiaľ sa ju nepodarilo priamo detegovať. Ak by sa potvrdilo, že G-pole nahrádza klasickú koncepciu temnej hmoty, mohlo by to vysvetliť gravitačné efekty, ktoré dnes pozorujeme v galaxiách a ich zhlukoch.

IBM

Ak sa tento prístup ukáže ako platný, môže zmeniť spôsob, akým fyzici v budúcnosti pristupujú k problému kvantovej gravitácie. Väčšina súčasných teórií, ako je strunová teória alebo teória slučkovej kvantovej gravitácie (loop quantum gravity), vychádzajú z kvantovania časopriestoru ako takého. Bianconiho koncept naopak prichádza so vzťahom medzi gravitáciou a informáciou, čo môže poskytnúť úplne nový pohľad na fyzikálnu realitu.

Profesor Bianconi záverom zdôrazňuje, že táto teória ponúka nielen možnosť zjednotenia kvantovej mechaniky a gravitácie, ale taktiež príspevok k riešeniu dlhotrvajúcich problémov v kozmologickom výskume, akými sú podstata temnej hmoty a zrýchlené rozpínanie vesmíru.

Čítajte viac z kategórie: Novinky