Tamna materija i dalje muči astronome, ali je jedna grupa njih došla do nove ideje o ovoj misterioznoj pojavi.
Šta ako gravitacija nije fundamentalna sila, nego posljedica nekih drugih fundamentalnih interakcija - glavno je pitanje novog naučnog rada holandskog teoretskog fizičara Erika Verlindea.
Ako se njegov naučni model pokaže tačnim, mogao bi da objasni efekte tamne materije.
Na tu ideju Verlinde je došao još 2010. kada je pretpostavio da gravitacija nije fundamentalna sila, nego efekat koji je posljedica entropije u svemiru.
Entropija je svojstvo termodinamike i često se opisuje kao neupotrebljivi dio sistema. Ipak, iako je takav opis entropije ponekad koristan, mnogo je bolji koji uključuje i količinu informacija unutar negog sistema.
Recimo, lako je opisati uređen sistem (na primjer, klikeri ravnomjerno raspoređeni u obliku mreže), jer objekti unutar njega imaju jednostavne i predvidljive međusobne odnose. S druge strane, haotičan sistem (klikeri nasumično razbacani u nekom prostoru), zahtijeva mnogo više informacija kako bi bio opisan, jer među njima ne postoji jasna veza. U osnovi, što je više informacija potrebno da se neki sistem opiše, to je entropija veća.
Verlindeov model koristi vezu između termodinamike (toplota, energija i sile) i informacije kroz matematički metod poznat kao hologramski princip. Pošto informacija koja se nalazi u nekom dijelu svemira zavisi od uređenja objekata kojima je okružena, pomijeranje objekata unutar njega mijenja entropiju tog dijela prostora.
Verlinde je demonstrirao da taj efekat proizvodi silu entropije koja se ponaša kao gravitacija i otkrio da se od osnovne ideje o informacionoj entropiji može dobiti i tačna Ajnštajnova jednačina o opštoj relativnosti.
Entropična gravitacija je zanimljiva ideja i mogla bi da objasni zašto je tako teško uklopiti gravitaciju u kvantnu fiziku, ali ima svoje nedostatke. Recimo, pošto entropična gravitacija predviđa identično gravitaciono ponašanje kao i opšta relativnost, nema eksperimentalnog načina da se ispita.
Postoje i teoretski problemi sa ovim modelom. Recimo, ako pokušavate da opišete gravitaciono zatvoren sistem masa unutar nekog modela, on se poklapa sa eksperimentom, samo ako stavite potpuno neprirodna ograničenja na entropiju sistema.
Uprkos svemu tome, ideja je vrijedna daljeg istraživanja, a posljednji rad dodaje novi obrt u opisu efekata tamne materije. U originalnoj formulaciji iz 2010, Verlindeov model je fokusiran na standardnu gravitaciju. Specifično, on isključuje tamnu energiju.
Novi rad ističe da pošto tamna materija u nekom dijelu svemira zahtijeva dodatne informacije za opisivanje, njeno uključivanje u neki model mijenja entropiju tog dijela svemira. Rad pokazuje da ta informacija stvara dodatnu silu entropije, onu koja je možda zaslužna za efekte tamne materije slične drugim modifikovanim modelima gravitacije, poput Modifikovane njutnovske dinamike. Tako su gravitacija, tamna materija i tamna energija možda povezane entropijom.
Iako to djeluje kao elegantno rješenje za nekoliko kosmoloških problema, postoje dobri razlozi da budemo skeptični. Prije svega, ova nova varijanta gravitacije i dalje ima iste teoretske teškoće, kao i originalna.
Zatim, tu je i činjenica da model modifikovane gravitacije ne uspijeva da objasni efekte na većem nivou, poput galaktičnog jata, što klasična gravitacija i tamna materija opisuju sasvim uspješno. Novi rad je više ideja, a manje stabilna teorija.
Ipak, sve i da se model na kraju ne pokaže funkcionalnim, on demostrira da su gravitacija i termodinamika povezane na mnogo više načina, nego što se to na prvi pogled čini.
(B92)
Pratite nas na našoj Facebook i Instagram stranici, kao i na X nalogu.