Erik Verlinde forklarer sitt nye syn på tyngdekraften
La oss være ærlige. Mørk materie er vondt i baken. Astronomer har lagt stor vekt på å forklare hvorfor det må eksistere og eksistere i enorme mengder, men det er fortsatt skjult. Ukjent. Avgir ingen synlig energi, men tilsynelatende sterk nok til å forhindre at galakser i klynger sprenger fri som ville hester, det er overalt i store mengder. Hva er ting - axions, pyser, gravitinos, Kaluza Klein-partikler?
Det er anslått at 27% av alt stoffet i universet er usynlig, mens alt fra PB&J-smørbrød til kvasarer utgjør bare 4,9%. Men en ny gravitasjonsteori foreslått av teoretisk fysikerErik Verlinde ved University of Amsterdam fant ut en måte å avstå fra de irriterende tingene på.
I motsetning til det tradisjonelle synet på tyngdekraften som en grunnleggende naturkraft, ser Verlinde det som en fremvoksende eiendomav plass. Fremvekst er en prosess der naturen bygger noe stort ved hjelp av små, enkle stykker slik at den endelige skapelsen viser egenskaper som de mindre bitene ikke gjør. Ta en snøfnugg. Den komplekse symmetrien til en snøfnugg begynner når en vanndråpe fryser ned på en liten støvpartikkel. Når den voksende flak faller, fryser vanndamp på denne originale krystallen, og organiserer seg naturlig inn i en sekskantet (sekssidig) struktur med stor skjønnhet. Følelsen av temperatur er et annet oppstått fenomen, som oppstår fra bevegelse av molekyler og atomer.
Også med tyngdekraften, som ifølge Verlinde kommer ut av entropi. Vi vet alle om entropi og rotete soverom, men det er litt mer subtilt enn det. Entropy er et mål på forstyrrelse i et system eller på en annen måte, antallet forskjellige mikroskopiske tilstander et system kan være i. En av de kuleste beskrivelsene av entropi jeg har hørt har å gjøre med varmen kroppene våre utstråler. Når energien forsvinner i luften, skaper den en mer forstyrret tilstand rundt oss, samtidig som den reduserer vår egen personlige entropi for å sikre vår overlevelse. Hvis vi ikke ble kvitt kroppsvarme, ville vi etter hvert blitt uorganiserte (overopphetet!) Og dø.
Emergent eller entropisk tyngdekraftsom den nye teorien kalles, spår nøyaktig samme avvik i rotasjonshastighetene for stjerner i galakser som for øyeblikket tilskrives mørk materie. Tyngdekraften kommer etter Verlindes syn fra endringer i grunnleggende informasjonsbiter lagret i romtidens struktur, det firedimensjonale kontinuum som ble avslørt av Einsteins generelle relativitetsteori. Med andre ord er tyngdekraften en konsekvens av entropi og ikke en grunnleggende kraft.
Romtid, som består av de tre kjente dimensjonene i tillegg til tid, er fleksibel. Masse varmer 4-D stoffet inn i åser og daler som styrer bevegelsen til mindre gjenstander i nærheten. Sola “trekker” ikke så mye på jorden som Isaac Newton ser for seg, men skaper en stor pucker i romtid som Jorden ruller rundt i.
I en 2010-artikkelen, Verlinde viste hvordan Newtons tyngdekraftlov, som beskriver alt fra hvordan epler faller fra trær til små galakser som kretser rundt store galakser, stammer fra disse underliggende mikroskopiske byggesteinene.
Hans siste artikkel med tittelen Emergent Gravity and the Dark Universe, fordyper mørk energis bidrag til miksen. Entropien assosiert med mørk energi, en fortsatt ukjent form for energi som er ansvarlig for den akselererende ekspansjonen av universet, gjør geometrien til romtid til et elastisk medium.
"Vi finner ut at den elastiske responsen til dette 'mørke energimediet' har form av en ekstra‘ mørk ’gravitasjonskraft som ser ut til å skyldes‘ mørk materie ’,” skriver Verlinde. "Så de observerte mørke stofffenomenene er en rest, en minneeffekt, av fremveksten av romtid sammen med den vanlige materien i den."
Jeg vil være den første til å si hvor komplisert Verlindes konsept er, innpakket i arcane entanglement entropy, tensor felt og den holografiske rektoren, men den grunnleggende ideen, at tyngdekraften ikke er en grunnleggende kraft, gir en fascinerende ny måte å se på et gammelt ansikt.
Fysikere har i flere tiår forsøkt å forene tyngdekraften med kvantefysikken med liten suksess. Og mens Verlindes teori med rette skal tas med et saltkorn, kan han tilby en måte å kombinere de to fagområdene i en enkelt fortelling som beskriver hvordan alt fra fallende epler til svarte hull henger sammen i en sammenhengende teori.
