Століттями науковці намагаються об’єднати дві фундаментальні теорії — загальну теорію відносності Ейнштейна, яка описує гравітацію й космічні масштаби, та квантову механіку, що керує світом частинок. Але їхня несумісність залишається однією з нерозв’язаних проблем сучасної фізики. Прорив може статися завдяки новій концепції квантової гравітації, яка виникає з ентропії — хаосу в системі. Ця ідея не тільки наближує нас до «Теорії всього», а й пропонує розв’язання таємниць темної матерії та темної енергії, що складають 95% Всесвіту. Дослідження опубліковане в журналі Physical Review D.
Чому гравітація не «дружить» із квантовим світом?
З 1915 року загальна теорія відносності залишається найточнішим описом гравітації: масивні об’єкти викривляють простір-час, створюючи силу тяжіння. Однак у мікросвіті, де панує квантова механіка, ця теорія втрачає силу. Спроби об’єднати їх наштовхуються на відсутність теорії квантової гравітації, яка б пояснила, як гравітація працює на рівні частинок.
Додатково ускладнює ситуацію «темний Всесвіт». Темна матерія (27% космосу) та темна енергія (68%), не тільки невидимі та невивчені, але й не підкоряються фізичним законам, описаним Ейнштейном. Звичайна матерія, яку ми бачимо, — лише 5% Всесвіту.
Ентропія як ключ до квантової гравітації
Дослідження Джинестри Б’янконі, професорки з Лондонського університету, пропонує радикальний підхід. Вона припускає, що квантова гравітація може виникати з квантової відносної ентропії — міри відмінностей між квантовими станами. Ідея в тому, що метрика простору-часу може бути представлена як квантовий оператор, який змінює стан системи.
Це породжує нові рівняння, схожі на рівняння Ейнштейна в умовах слабкої гравітації, але з критичними відмінностями. Наприклад, теорія передбачає існування космологічної сталої, яка краще пояснює прискорене розширення Всесвіту через темну енергію. Крім того, з моделі випливає G-поле — гіпотетична структура, здатна імітувати гравітаційні ефекти темної матерії.
Чому це важливо?
- Пояснення темної енергії: передбачена теорією космологічна стала узгоджується з експериментальними даними краще, ніж інші моделі.
- G-поле проти темної матерії: якщо G-поле існує, воно може замінити потребу в темній матерії, змінивши наш погляд на структуру галактик.
- Об’єднання теорій: підхід Б’янконі відкриває шлях до інтеграції відносності та квантової механіки через ентропію — концепцію, яка раніше не розглядалася в контексті гравітації.
Попереду — перевірки теорії. Експериментальне підтвердження G-поля чи космологічної сталої може стати революцією. Однак наразі дослідження залишається теоретичним.
«Якщо наша модель правильна, вона змінить розуміння гравітації та темного Всесвіту», — зазначає Б’янконі.
Хоча до «Теорії всього» ще далеко, ця робота дає нові інструменти для розгадування найглибших таємниць космосу. Можливо, саме ентропія стане тим мостом, який об’єднає світи Ейнштейна та квантової фізики.
Раніше ми розповідали про ТОП-5 хибних уявлень науки про космос.
За матеріалами Space
