Erik Verlinde erklärt seine neue Sicht der Schwerkraft
Lass uns ehrlich sein. Dunkle Materie ist ein Schmerz im Hintern. Astronomen haben große Anstrengungen unternommen, um zu erklären, warum es existieren muss und in großen Mengen existiert, aber es bleibt verborgen. Unbekannt. Es gibt keine sichtbare Energie ab, die anscheinend stark genug ist, um zu verhindern, dass Galaxien in Clustern wie wilde Pferde frei platzen. Sie ist überall in großen Mengen vorhanden. Was ist das Zeug - Axionen, WIMPS, Gravitinos, Kaluza Klein Partikel?
Es wird geschätzt, dass 27% der gesamten Materie im Universum unsichtbar sind, während alles von PB & J-Sandwiches bis zu Quasaren nur 4,9% ausmacht. Aber eine neue Gravitationstheorie, die vom theoretischen Physiker vorgeschlagen wurdeErik Verlinde der Universität Amsterdam fand einen Weg, auf das lästige Zeug zu verzichten.
Im Gegensatz zu der traditionellen Auffassung der Schwerkraft als fundamentale Naturkraft sieht Verlinde sie als eine aufstrebendes EigentumRaum. Entstehung ist ein Prozess, bei dem die Natur aus kleinen, einfachen Stücken etwas Großes baut, so dass die endgültige Schöpfung Eigenschaften aufweist, die die kleineren nicht haben. Nimm eine Schneeflocke. Die komplexe Symmetrie einer Schneeflocke beginnt, wenn ein Wassertropfen auf einem winzigen Staubpartikel gefriert. Während die wachsende Flocke fällt, gefriert Wasserdampf auf diesem ursprünglichen Kristall und ordnet sich auf natürliche Weise zu einer sechseckigen (sechsseitigen) Struktur von großer Schönheit an. Das Gefühl der Temperatur ist ein weiteres Phänomen, das sich aus der Bewegung von Molekülen und Atomen ergibt.
So auch mit der Schwerkraft, die laut Verlinde aus der Entropie hervorgeht. Wir alle kennen uns mit Entropie und unordentlichen Schlafzimmern aus, aber es ist etwas subtiler. Entropie ist ein Maß für die Störung in einem System oder anders ausgedrückt, die Anzahl der verschiedenen mikroskopischen Zustände, in denen sich ein System befinden kann. Eine der coolsten Beschreibungen der Entropie, die ich gehört habe, hat mit der Wärme zu tun, die unser Körper ausstrahlt. Wenn sich diese Energie in der Luft auflöst, entsteht ein ungeordneterer Zustand um uns herum, während gleichzeitig unsere persönliche Entropie verringert wird, um unser Überleben zu sichern. Wenn wir die Körperwärme nicht loswerden würden, würden wir uns irgendwann unorganisieren (Überhitzung!) Und sterben.
Emergent oder entropische Schwerkraft, wie die neue Theorie genannt wird, sagt genau die gleiche Abweichung der Rotationsraten von Sternen in Galaxien voraus, die derzeit der Dunklen Materie zugeschrieben werden. Die Schwerkraft ergibt sich nach Verlindes Ansicht aus Änderungen grundlegender Informationen, die in der Struktur der Raum-Zeit gespeichert sind, diesem vierdimensionalen Kontinuum, das durch Einsteins allgemeine Relativitätstheorie offenbart wird. Mit einem Wort, die Schwerkraft ist eine Folge der Entropie und keine fundamentale Kraft.
Die Raumzeit, die neben der Zeit auch die drei bekannten Dimensionen umfasst, ist flexibel. Die Masse verzieht den 4-D-Stoff in Hügel und Täler, die die Bewegung kleinerer Objekte in der Nähe lenken. Die Sonne "zieht" nicht so sehr an der Erde, wie es Isaac Newton vorsieht, sondern erzeugt in der Raumzeit eine große Falte, in der die Erde herumrollt.
In einem Artikel 2010Verlinde zeigte, wie Newtons Gravitationsgesetz, das alles beschreibt, wie Äpfel von Bäumen fallen, bis zu kleinen Galaxien, die große Galaxien umkreisen, von diesen zugrunde liegenden mikroskopischen Bausteinen abgeleitet ist.
Sein neuestes Papier mit dem Titel Emergent Gravity und das dunkle Universumvertieft sich in den Beitrag der Dunklen Energie zum Mix. Die mit dunkler Energie verbundene Entropie, eine noch unbekannte Energieform, die für die beschleunigte Expansion des Universums verantwortlich ist, verwandelt die Geometrie der Raumzeit in ein elastisches Medium.
"Wir stellen fest, dass die elastische Reaktion dieses Mediums der" dunklen Energie "die Form einer zusätzlichen" dunklen "Gravitationskraft hat, die auf" dunkle Materie "zurückzuführen zu sein scheint", schreibt Verlinde. "Das beobachtete Phänomen der dunklen Materie ist also ein Überbleibsel, ein Erinnerungseffekt der Entstehung der Raumzeit zusammen mit der gewöhnlichen Materie darin."
Ich werde als erster sagen, wie komplex Verlindes Konzept ist, eingehüllt in arkane Verschränkungsentropie, Tensorfelder und das holographische Prinzip, aber die Grundidee, dass die Schwerkraft keine fundamentale Kraft ist, bietet eine faszinierende neue Sichtweise ein altes Gesicht.
Physiker haben jahrzehntelang mit wenig Erfolg versucht, die Schwerkraft mit der Quantenphysik in Einklang zu bringen. Und während Verlindes Theorie zu Recht mit einem Körnchen Salz verstanden werden sollte, bietet er möglicherweise eine Möglichkeit, die beiden Disziplinen in einer einzigen Erzählung zu kombinieren, die beschreibt, wie alles von fallenden Äpfeln bis zu Schwarzen Löchern in einer zusammenhängenden Theorie verbunden ist.
