Erik Verlinde forklarer sit nye syn på tyngdekraften
Lad os være ærlige. Mørk stof er en smerte i rumpen. Astronomer er gået langt for at forklare, hvorfor der skal eksistere og eksistere i store mængder, men det forbliver skjult. Ukendt. At udsende ingen synlig energi, men alligevel tilsyneladende stærk nok til at forhindre galakser i klynger fra at sprænge fri som vilde heste, det er overalt i store mængder. Hvad er de ting - Axions, wIMPs, gravitinos, Kaluza Klein partikler?
Det estimeres, at 27% af alt stof i universet er usynligt, mens alt fra PB&J-sandwich til kvasarer tegner sig for kun 4,9%. Men en ny gravitationsteori foreslået af teoretisk fysikerErik Verlinde fra Amsterdam-universitetet fandt ud af en måde at undlade det irriterende materiale på.
I modsætning til det traditionelle syn på tyngdekraften som en grundlæggende naturkraft, ser Verlinde det som en fremvoksende ejendomaf plads. Fremkomst er en proces, hvor naturen bygger noget stort ved hjælp af små, enkle stykker, således at den endelige oprettelse viser egenskaber, som de mindre bits ikke har. Tag en snefnug. Den komplekse symmetri af en snefnug begynder, når en vanddråbe fryser ned på en lille støvpartikel. Når den voksende flage falder, fryser vanddamp på denne originale krystal, hvilket naturligt arrangerer sig selv i en sekskantet (seks-sidet) struktur med stor skønhed. Følelsen af temperatur er et andet, opstående fænomen, der stammer fra bevægelse af molekyler og atomer.
Så også med tyngdekraften, som ifølge Verlinde kommer ud af entropi. Vi ved alle om entropi og rodede soveværelser, men det er lidt mere subtilt end det. Entropy er et mål for forstyrrelse i et system eller sagt på en anden måde, antallet af forskellige mikroskopiske tilstande, som et system kan være i. En af de fedeste beskrivelser af entropi, jeg har hørt, har at gøre med den varme, som vores krop udstråler. Når energien spredes i luften, skaber den en mere forstyrret tilstand omkring os, samtidig med at vi reducerer vores egen personlige entropi for at sikre vores overlevelse. Hvis vi ikke blev af med kropsvarme, ville vi til sidst blive uorganiserede (overophedet!) Og dø.
Emergent eller entropisk tyngdekraftsom den nye teori kaldes, forudsiger den nøjagtige samme afvigelse i rotationshastighederne for stjerner i galakser, der i øjeblikket tilskrives mørkt stof. Tyngdekraften fremkommer efter Verlindes syn fra ændringer i grundlæggende informationsbits, der er gemt i rumtidsstrukturen, det firedimensionelle kontinuum afsløret af Einsteins generelle relativitetsteori. Med andre ord er tyngdekraften en konsekvens af entropi og ikke en grundlæggende kraft.
Rumtid, der består af de tre velkendte dimensioner ud over tid, er fleksibel. Masse fordrejer 4-D-stoffet i bakker og dale, der dirigerer bevægelsen af mindre genstande i nærheden. Solen “trækker” ikke så meget på Jorden, som Isaac Newton forestiller sig, men skaber en stor pucker i rummet, som Jorden ruller rundt i.
I en 2010-artikel, Verlinde viste, hvordan Newtons tyngdekraftlov, der beskriver alt fra hvordan æbler falder fra træer til små galakser, der kredser om store galakser, stammer fra disse underliggende mikroskopiske byggesten.
Hans seneste artikel med titlen Emergent Gravity and the Dark Universe, går i dyb energis bidrag til blandingen. Den entropi, der er forbundet med mørk energi, en stadig ukendt form for energi, der er ansvarlig for den accelererende udvidelse af universet, gør geometrien i rumtid til et elastisk medium.
"Vi finder ud af, at det elastiske respons af dette 'mørke energimedium' har form af en ekstra 'mørk' tyngdekraft, der ser ud til at skyldes 'mørk materie'," skriver Verlinde. ”Så de observerede mørke stoffænomener er en rest, en hukommelseseffekt af fremkomsten af rumtid sammen med den almindelige substans deri.”
Jeg vil være den første til at sige, hvor kompleks Verlindes koncept er indpakket i arcane sammenfiltringens entropi, tensorfelter og den holografiske hovedstol, men den grundlæggende idé, at tyngdekraften ikke er en grundlæggende kraft, skaber en fascinerende ny måde at se på et gammelt ansigt.
Fysikere har i årtier forsøgt at forene tyngdekraft med kvantefysik med ringe succes. Og mens Verlindes teori med rette skal tages med et saltkorn, kan han muligvis tilbyde en måde at kombinere de to discipliner i en enkelt fortælling, der beskriver, hvordan alt fra faldende æbler til sorte huller er forbundet i en sammenhængende teori.
