Erik Verlinde spiega la sua nuova visione della gravità
Diciamo la verità. La materia oscura è un dolore nel sedere. Gli astronomi hanno fatto di tutto per spiegare perché deve esistere ed esistere in quantità enormi, eppure rimane nascosto. Sconosciuto. Non emettendo energia visibile ma apparentemente abbastanza forte da impedire alle galassie nei cluster di liberarsi come cavalli selvaggi, è ovunque in grandi quantità. Qual è la roba - assioni, WIMPS, gravitino, Particelle di Kaluza Klein?
Si stima che il 27% di tutta la materia nell'universo sia invisibile, mentre tutto, dai sandwich PB&J ai quasar, rappresenta solo il 4,9%. Ma una nuova teoria della gravità proposta dal fisico teoricoErik Verlinde dell'Università di Amsterdam ha scoperto un modo per rinunciare alle cose fastidiose.
A differenza della visione tradizionale della gravità come forza fondamentale della natura, Verlinde la vede come una proprietà emergentedi spazio. L'emergenza è un processo in cui la natura costruisce qualcosa di grande usando pezzi piccoli e semplici in modo tale che la creazione finale mostri proprietà che i pezzi più piccoli non hanno. Prendi un fiocco di neve. La complessa simmetria di un fiocco di neve inizia quando una goccia d'acqua si congela su una minuscola particella di polvere. Quando il fiocco in crescita cade, il vapore acqueo si congela su questo cristallo originale, disponendosi naturalmente in una struttura esagonale (a sei facce) di grande bellezza. La sensazione di temperatura è un altro fenomeno emergente, derivante dal movimento di molecole e atomi.
Lo stesso vale per la gravità, che secondo Verlinde emerge dall'entropia. Sappiamo tutti dell'entropia e delle camere da letto disordinate, ma è un po 'più sottile di così. entropia è una misura del disordine in un sistema o, in altre parole, il numero di diversi stati microscopici in cui un sistema può trovarsi. Una delle descrizioni più interessanti dell'entropia che ho sentito ha a che fare con il calore che irradiano i nostri corpi. Mentre quell'energia si dissipa nell'aria, crea uno stato più disordinato intorno a noi, riducendo allo stesso tempo la nostra entropia personale per garantire la nostra sopravvivenza. Se non ci liberassimo dal calore corporeo, alla fine ci disorganizzeremmo (surriscaldando!) E moriremmo.
Emergente o gravità entropica, come viene chiamata la nuova teoria, prevede esattamente la stessa deviazione nei tassi di rotazione delle stelle nelle galassie attualmente attribuite alla materia oscura. La gravità emerge dal punto di vista di Verlinde dai cambiamenti nelle informazioni fondamentali immagazzinate nella struttura dello spazio-tempo, quel continuum quadridimensionale rivelato dalla teoria della relatività generale di Einstein. In una parola, la gravità è una conseguenza dell'entropia e non una forza fondamentale.
Lo spazio-tempo, composto dalle tre dimensioni familiari oltre al tempo, è flessibile. La massa deforma il tessuto 4-D in colline e valli che dirigono il movimento di oggetti più piccoli nelle vicinanze. Il Sole non "tira" così tanto sulla Terra come previsto da Isaac Newton, ma crea un grande rompicapo nello spazio-tempo in cui ruota la Terra.
In un Articolo del 2010, Verlinde ha mostrato come la legge di gravità di Newton, che descrive tutto, da come le mele cadono dagli alberi alle piccole galassie in orbita attorno alle grandi galassie, deriva da questi microscopici blocchi di base.
Il suo ultimo articolo, intitolato Gravità emergente e universo oscuro, approfondisce il contributo dell'energia oscura al mix. L'entropia associata all'energia oscura, una forma di energia ancora sconosciuta responsabile dell'espansione accelerata dell'universo, trasforma la geometria dello spaziotempo in un mezzo elastico.
"Scopriamo che la risposta elastica di questo mezzo" energia oscura "assume la forma di una forza gravitazionale extra" oscura "che sembra essere dovuta a" materia oscura "", scrive Verlinde. "Quindi i fenomeni osservati della materia oscura sono un residuo, un effetto memoria, dell'emergere dello spaziotempo insieme alla materia ordinaria in esso."
Sarò il primo a dire quanto sia complesso il concetto di Verlinde, avvolto in arcane entroplement entroplement, campi tensoriali e principio olografico, ma l'idea di base, che la gravità non è una forza fondamentale, costituisce un nuovo affascinante modo di guardare una vecchia faccia.
I fisici hanno cercato per decenni di conciliare la gravità con la fisica quantistica con scarso successo. E mentre la teoria di Verlinde dovrebbe essere giustamente presa con un granello di sale, può offrire un modo per combinare le due discipline in una singola narrativa che descrive come tutto, dalle mele che cadono ai buchi neri, sia collegato in una teoria coerente.
