Βαρύτητα: Μια νέα «θεωρία» για τη Βαρύτητα προτείνεται για να εξηγήσει την υπόθεση της Σκοτεινής Ύλης (video)

Μια νέα «θεωρία» για τη βαρύτητα μπορεί να εξηγήσει τις περίεργες κινήσεις των άστρων στους γαλαξίες. Η «αναδυόμενη βαρύτητα», όπως ονομάζεται η νέα «θεωρία», προβλέπει ακριβώς την ίδια απόκλιση των κινήσεων η οποία συνήθως εξηγείται με την εισαγωγή σκοτεινής ύλης στην θεωρία. Ο καθηγητής Erik Verlinde (εικόνα), αναγνωρισμένος ειδικός στην θεωρία των χορδών, στο Πανεπιστήμιο του Amsterdam και στο Ινστιτούτο για τη θεωρητική φυσική Δέλτα, δημοσίευσε πρόσφατα μια νέα μελέτη με την οποία επεκτείνει τις δικές του ρηξικέλευθες απόψεις για τη φύση της βαρύτητας.

Το 2010, ο Erik Verlinde εξέπληξε τον κόσμο με μια τελείως νέα θεωρία βαρύτητας. Σύμφωνα με τον Verlinde, η βαρύτητα δεν είναι μια στοιχειώδης δύναμη της φύσης, αλλά ένα αναδυόμενο φαινόμενο. Με τον ίδιο τρόπο που η θερμότητα προκύπτει από την κίνηση των μικροσκοπικών σωματιδίων, η βαρύτητα αναδύεται από τις αλλαγές των στοιχειωδών bits πληροφορίας, που αποθηκεύεται στην ίδια την δομή του χωρόχρονου.

Ο νόμος του Newton, από την πληροφορία: Στο άρθρο του 2010, ο Verlinde έδειξε, πώς ο περίφημος δεύτερος νόμος του Newton, [ο οποίος περιγράφει πώς πέφτουν τα μήλα από τα δένδρα και πώς παραμένουν σε τροχιά οι δορυφόροι], μπορεί να παραχθεί από αυτά τα υποκείμενα μικροσκοπικά δομικά στοιχεία. Επεκτείνοντας την προηγούμενη εργασία, αλλά και το έργο που παρήχθη από άλλους, ο Verlinde τώρα δείχνει πώς να κατανοήσουμε τις περίεργες συμπεριφορές των άστρων στους γαλαξίες χωρίς να προστεθεί η αινιγματική σκοτεινή ύλη.

Αινιγματικές ταχύτητες άστρων: Οι εξωτερικές περιοχές των γαλαξιών, όπως του δικού μας Γαλαξία, περιφέρονται πολύ γρηγορότερα γύρω από το κέντρο που μπορεί να υπολογίζεται από την ποσότητα της συνηθισμένης ύλης, όπως τα άστρα, οι πλανήτες και τα διαστρικά αέρια. Κάτι άλλο πρέπει να παράγει το απαιτούμενο ποσό βαρυτικής δύναμης και έτσι εισέρχεται στο προσκήνιο η σκοτεινή ύλη. Η σκοτεινή ύλη φαίνεται να κυριαρχεί στο σύμπαν μας: περισσότερο από το 80% όλης της μάζας πρέπει να έχει σκοτεινή φύση. Μέχρι τώρα, τα υποτιθέμενα σωμάτια σκοτεινής ύλης δεν έχουν παρατηρηθεί, παρά τις πολλές προσπάθειες για την ανίχνευσή τους.

Δεν χρειάζεται η σκοτεινή ύλη: Σύμφωνα με τον Erik Verlinde, δεν υπάρχει ανάγκη να προστεθεί ένα μυστήριο σωμάτιο σκοτεινής ύλης στην θεωρία. Στη νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στον ιστότοπο προδημοσίευσης ArXiv, ο Verlinde δείχνει πως η θεωρία του για την βαρύτητα προβλέπει με ακρίβεια τις ταχύτητες με τις οποίες τα άστρα περιφέρονται γύρω από το κέντρο του Γαλαξία μας, όπως την κίνηση των άστρων σε άλλους γαλαξίες. «Έχουμε στοιχεία ότι αυτή η νέα άποψη για την βαρύτητα πραγματικά συμφωνεί με τις παρατηρήσεις», λέει ο Verlinde. «Σε μεγάλες κλίμακες, η βαρύτητα μοιάζει απλά να μην συμπεριφέρεται με τον τρόπο που προβλέπει η θεωρία του Einstein».

Με την πρώτη ματιά, η «θεωρία» του Verlinde έχει χαρακτηριστικά παρόμοια με τροποποιημένες θεωρίες βαρύτητας όπως η MOND (modified Newtonian Dynamics), που προτάθηκε από τον Ισραηλινό φυσικό Mordehai (Moti) Milgrom, καθηγητή στο τμήμα Σωματιδιακής Φυσικής και Αστροφυσικής στο Ινστιτούτο Weizmann, στο Ισραήλ. Ωστόσο, όπου η MOND ρυθμίζει την θεωρία για να ταιριάζει στις παρατηρήσεις, η «θεωρία» του Verlinde ξεκινά από πρώτες αρχές. «Ένα τελείως διαφορετικό σημείο εκκίνησης», σύμφωνα με τον Verlinde.

Προσαρμόζοντας την ολογραφική αρχή: Ένα από τα συστατικά στη θεωρία του Verlinde είναι μια προσαρμογή της ολογραφικής αρχής, η οποία εισήχθη από τον δάσκαλό του Gerard ’t Hooft (Βραβείο Nobel 1999, Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης) και τον Leonard Susskind (Πανεπιστήμιο Stanford). Σύμφωνα με την ολογραφική αρχή, όλη η πληροφορία σε ολόκληρο το σύμπαν μπορεί να περιγραφεί σε μια γιγάντια φανταστική σφαίρα γύρω του. Ο Verlinde τώρα δείχνει ότι αυτή η ιδέα δεν είναι αρκετά σωστή: μέρος της πληροφορίας στο σύμπαν μας περιέχεται στον ίδιο το χώρο.

Όλη η πληροφορία αποθηκεύεται αυστηρά στο όριο (αριστερά) η πληροφορία αποθηκεύεται σε όλο τον χώρο (δεξιά)

Η Πληροφορία στο μεγαλύτερο μέρος: Αυτή η επιπλέον πληροφορία απαιτήθηκε για να περιγραφεί αυτό το άλλο σκοτεινό συστατικό του σύμπαντος: τη σκοτεινή ενέργεια, η οποία είναι υπεύθυνη για την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος. Ερευνώντας τις επιδράσεις αυτής τις πρόσθετης πληροφορίας στην συνηθισμένη ύλη, ο Verlinde έφτασε σε ένα συναρπαστικό συμπέρασμα. Ενώ η συνηθισμένη βαρύτητα μπορεί να κωδικοποιηθεί χρησιμοποιώντας την πληροφορία στην φανταστική σφαίρα γύρω από το σύμπαν, μόνο – όπως έδειξε στην εργασία του το 2010 – το αποτέλεσμα της πρόσθετης πληροφορίας στο μεγαλύτερο μέρος του διαστήματος είναι μια δύναμη που ταιριάζει πολύ καλά σε αυτό που μέχρι στιγμής αποδίδεται στην σκοτεινή ύλη.

Στα πρόθυρα μιας επιστημονικής επανάστασης: Η βαρύτητα έχει επιτακτική ανάγκη νέων προσεγγίσεων, όπως αυτής του Verlinde, καθώς δεν συνδυάζεται καλά με την κβαντική φυσική. Και οι δυο θεωρίες, τα διαμάντια του στέμματος της φυσικής του 20_ου αιώνα, δεν μπορούν να αληθεύουν ταυτόχρονα. Τα προβλήματα εμφανίζονται σε ακραίες συνθήκες: κοντά στις μαύρες τρύπες ή στη διάρκεια της Μεγάλης Έκρηξης. «Πολλοί θεωρητικοί φυσικοί, όπως εγώ, εργάζονται για μια αναθεώρηση της θεωρίας και έχουν γίνει ορισμένες σημαντικές πρόοδοι. Μπορεί να είμαστε στα πρόθυρα μιας νέας επιστημονικής επανάστασης που θα αλλάξει ριζικά τις απόψεις μας στην ίδια τη φύση του χώρου, του χρόνου και της βαρύτητας», σχολίασε ο Verlinde.

video (παρακολουθήστε τον Erik Verlinde):

Πηγή: Delta Institute for Theoretical Physics

Περισσότερα στη δημοσίευση: Emergent Gravity and the Dark Universe