Ефект Верлінда: чому гравітація може бути не тим, чим здається
Фізики перевіряють зв’язок між чорними дірами та основами Всесвіту.
Теорія ентропійної гравітації пропонує радикально новий погляд на одну з фундаментальних сил природи. Згідно з цією концепцією, гравітація може бути не основною силою, а виниклим явищем, аналогічним тертю або нагріванню, які не існують самі по собі на мікроскопічному рівні, а є результатом взаємодії на більш глибокому рівні фізики. Ця ідея має потенціал не тільки переосмислити закони природи, але й дати відповіді на таємницю темної матерії, яка впливає на поведінку галактик і зірок.
Термін «ентропія» тут вказує на зв’язок гравітації з термодинамікою і ентропією, властивість систем прагнути до хаосу. Прикладом може служити температура, яка визначається рухом частинок, але не існує на рівні окремої молекули. Крім того, теорія припускає, що гравітація може бути властивістю простору-часу, що проявляється через взаємодію на більш фундаментальному рівні.
Ідеї про те, що гравітація може бути ентропійною, почали з’являтися ще в 1970-х роках, коли було виявлено, що чорні діри випромінюють теплове випромінювання. Це явище, назване випромінюванням Хокінга, припускає зв’язок між термодинамікою і гравітацією. Вчені помітили, що чорні діри, які є об’єктами чистої гравітації, підкоряються термодинамічним законам так, ніби вони мають температуру та ентропію, що свідчить про глибокий зв’язок між цими явищами.
У 2009 році голландський фізик Ерік Верлінде запропонував гіпотезу, що пов’язує гравітацію з квантовою інформацією, закодованою на кордонах Всесвіту. Такий підхід, заснований на понятті голографії, припускав, що вся фізика нашого чотиривимірного світу може бути відображенням процесів, що відбуваються на тривимірній поверхні. Верлінде поєднав цю ідею із законами термодинаміки, щоб переосмислити класичну та релятивістську гравітацію як результат статистичних взаємодій, які створюють видимість сили.
Ключовою особливістю теорії ентропійної гравітації є припущення, що в умовах малої щільності речовини гравітація може проявляти відхилення від відомих законів Ньютона і Ейнштейна. Наприклад, в таких умовах сила тяжіння зменшується не пропорційно квадрату відстані, як описано в класичній фізиці, а лінійно. Це відхилення може пояснити поведінку зірок у галактиках та гравітаційні аномалії, які зазвичай приписують темній матерії. Теорія також припускає, що вплив гравітації може змінюватися під впливом темної енергії, що наповнює Всесвіт.
Однак тести і спостереження показали неоднозначні результати. У деяких випадках гіпотеза була здатна пояснити поведінку галактик, але в інших її передбачення значно відрізнялися від спостережень. Наприклад, розрахунки Верлінде для скупчень галактик дали похибку в щільності речовини в шість разів. Теоретична основа теорії також викликає питання, тому, що її висновки залежать від багатьох припущень, в тому числі від гіпотези про голографічну природу Всесвіту і термодинамічних властивостях її поверхні.
Попри це, теорія ентропійної гравітації залишається цінним внеском у фізику. Її ідеї поєднують кілька підходів, включаючи квантову механіку, термодинаміку та загальну теорію відносності, пропонуючи нові перспективи для вивчення Всесвіту. Навіть якщо вона виявиться неправильною, її концепції можуть стати основою для більш точних моделей, які зможуть пояснити поведінку гравітації та природу темної матерії.
Вчені продовжують перевіряти гіпотезу, досліджуючи, чи може вона передбачати явища, недоступні класичним моделям. Такі теорії підштовхують фізику до нових відкриттів, навіть якщо самі вони виявляються глухими кутами. Як і в інших революційних концепціях, кожна невдача може стати кроком до більш глибокого розуміння законів природи.
