Μήπως τελικά ο Αϊνστάιν ζεσταίνεται στην κβαντομηχανική; Η ερευνητική ομάδα επαναπροσδιορίζει την ενέργεια για να εξηγήσει τις μαύρες τρύπες

Πίστωση: CC0 Public Domain

Ο Αϊνστάιν δεν ήταν ξένος στις μαθηματικές προκλήσεις. Αγωνίστηκε να ορίσει την ενέργεια με τρόπο που να αναγνωρίζει τόσο το νόμο της διατήρησης της ενέργειας όσο και τη συνδιακύμανση, που είναι το θεμελιώδες χαρακτηριστικό της γενικής σχετικότητας όπου οι φυσικοί νόμοι είναι ίδιοι για όλους τους παρατηρητές.


Μια ερευνητική ομάδα από το Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής Yukawa στο Πανεπιστήμιο του Κιότο πρότεινε τώρα μια νέα προσέγγιση σε αυτό το μακροχρόνιο πρόβλημα ορίζοντας ενέργεια ενσωματώνουν την έννοια του εντροπία. Ενώ έχει καταβληθεί πολλή προσπάθεια για τη συμφιλίωση της κομψότητας της γενικής σχετικότητας με την κβαντική μηχανική, το μέλος της ομάδας Shuichi Yokoyama λέει, «Η λύση είναι απίστευτα διαισθητική.

Οι εξισώσεις πεδίου του Αϊνστάιν περιγράφουν πώς ύλη και ενεργειακή μορφή χωροχρόνος και πώς με τη σειρά της η δομή του χωροχρόνου κινεί την ύλη και την ενέργεια. Ωστόσο, η επίλυση αυτού του συνόλου εξισώσεων είναι εμφανώς δύσκολη, όπως ο προσδιορισμός της συμπεριφοράς ενός φορτίου που σχετίζεται με έναν τανυστή ενέργειας-ορμής, τον ενοχλητικό παράγοντα που περιγράφει τη μάζα και την ενέργεια.

Η ερευνητική ομάδα παρατήρησε ότι η διατήρηση του φορτίου μοιάζει με την εντροπία, η οποία μπορεί να περιγραφεί ως μέτρο του αριθμού των διαφορετικών τρόπων οργάνωσης τμημάτων ενός συστήματος.

Και εδώ είναι που η σύλληψη: η διατηρημένη εντροπία αμφισβητεί αυτόν τον τυπικό ορισμό.

Η ύπαρξη αυτής της διατηρημένης ποσότητας έρχεται σε αντίθεση με μια αρχή της θεμελιώδους φυσικής γνωστής ως Θεώρημα του Noether, στην οποία η διατήρηση οποιασδήποτε ποσότητας προκύπτει συνήθως λόγω κάποιου είδους συμμετρία σε ένα σύστημα.

Έκπληκτος που άλλοι ερευνητές δεν έχουν ήδη εφαρμόσει αυτόν τον νέο ορισμό του τανυστή ενέργειας-ορμής, ένα άλλο μέλος της ομάδας, ο Shinya Aoki, προσθέτει ότι «ενδιαφέρεται επίσης από το γεγονός ότι στον χωροχρόνο γενικά καμπυλωτό, μπορεί να οριστεί μια διατηρημένη ποσότητα ακόμη και χωρίς συμμετρία».

Στην πραγματικότητα, η ομάδα εφάρμοσε επίσης αυτή τη νέα προσέγγιση για να παρατηρήσει μια ποικιλία κοσμικών φαινομένων, όπως η διαστολή του σύμπαντος και μαύρες τρύπες. Ενώ οι υπολογισμοί αντιστοιχούν καλά στην επί του παρόντος αποδεκτή συμπεριφορά της εντροπίας για μια μαύρη τρύπα Schwarzschild, οι εξισώσεις δείχνουν ότι η πυκνότητα της εντροπίας συγκεντρώνεται στην ιδιομορφία στο κέντρο της μαύρης τρύπας, μια περιοχή όπου ο χωροχρόνος καθίσταται ανεπαρκώς καθορισμένος.

Οι συγγραφείς ελπίζουν ότι η έρευνά τους θα τονώσει περαιτέρω συζήτηση μεταξύ πολλών επιστημόνων, όχι μόνο στη θεωρία της βαρύτητας, αλλά και στη θεμελιώδη φυσική.


Μελετήστε την κοσμική διαστολή χρησιμοποιώντας μεθόδους από τη φυσική πολλών σωμάτων


Περισσότερες πληροφορίες:
Sinya Aoki et al, Διατήρηση φορτίου, ρεύματος εντροπίας και βαρύτητας, International Journal of Modern Physics Α (2021). DOI: 10.1142 / S0217751X21502018

Παραθέτω, αναφορά: Ο Αϊνστάιν τελικά ζεσταίνεται στην κβαντομηχανική; Η ερευνητική ομάδα επαναπροσδιορίζει την ενέργεια για να εξηγήσει τις μαύρες τρύπες (2021, 14 Δεκεμβρίου) Ανακτήθηκε στις 14 Δεκεμβρίου 2021 από https://phys.org/news/2021-12-einstein-quantum-mechanics-team-redefines.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Εκτός από την ορθή χρήση για ιδιωτικούς σκοπούς μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν επιτρέπεται να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημέρωση.

READ  Νευροπρόθεση: ένα εμφύτευμα εγκεφάλου βοηθά τους ανθρώπους να «μιλούν» μέσω ενός υπολογιστή

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *