Tyngdekraften opstår fra kvanteinformation, siger fysikere

En af de hotteste nye ideer i fysik er, at tyngdekraften er et opstået fænomen; at det på en eller anden måde opstår fra det komplekse samspil mellem enklere ting.



For et par måneder siden fremsatte Erik Verlinde ved universitetet i Amsterdam en sådan idé, som har taget fysikkens verden med storm. Verlinde foreslog, at tyngdekraften blot er en manifestation af entropi i universet. Hans idé er baseret på termodynamikkens anden lov, at entropi altid stiger over tid. Det antyder, at forskelle i entropi mellem dele af universet genererer en kraft, der omfordeler stof på en måde, der maksimerer entropien. Det er den kraft, vi kalder tyngdekraften.

Det spændende ved tilgangen er, at den dramatisk forenkler det teoretiske stillads, der understøtter moderne fysik. Og selvom det har sine begrænsninger - for eksempel genererer det Newtons tyngdelove frem for Einsteins - har det også nogle fordele, såsom evnen til at redegøre for størrelsen af ​​mørk energi, som konventionelle tyngdekraftsteorier kæmper med.



Men den måske mest kraftfulde idé, der kommer ud af Verlindes tilgang, er, at tyngdekraften i bund og grund er et informationsfænomen.



I dag får denne idé et nyttigt løft af Jae-Weon Lee ved Jungwon University i Sydkorea og et par venner. De bruger ideen om kvanteinformation til at udlede en teori om tyngdekraften, og de gør det på en lidt anden måde end Verlinde.

Kernen i deres idé er det vanskelige spørgsmål om, hvad der sker med information, når den kommer ind i et sort hul. Fysikere har undret sig over dette i årtier med ringe konsensus. Men én ting, de er enige om, er Landauers princip: at sletning af en smule kvanteinformation altid øger universets entropi med en vis lille mængde og kræver en bestemt mængde energi.

Jae-Weon og co antager, at denne sletteproces skal ske ved det sorte huls horisont. Og hvis det er tilfældet, skal rumtiden organisere sig på en måde, der maksimerer entropien ved disse horisonter. Med andre ord genererer det en tyngdekraft-lignende kraft.



Det er spændende af flere grunde. For det første antager Jae-Weon og co eksistensen af ​​rumtiden og dens geometri og spørger blot, hvilken form det skal have, hvis information slettes i horisonten på denne måde.

Det relaterer også tyngdekraft til kvanteinformation for første gang. I de senere år har mange resultater inden for kvantemekanik peget på den stadig vigtigere rolle, som information ser ud til at spille i universet.

Nogle fysikere er overbevist om, at egenskaberne ved information ikke kommer fra opførsel af informationsbærere som fotoner og elektroner, men omvendt. De tror, ​​at information i sig selv er det spøgelsesagtige grundfjeld, som vores univers er bygget på.



Tyngdekraften har altid været en flue i denne salve. Men den voksende erkendelse af, at information også her spiller en fundamental rolle, kunne åbne vejen for den form for forening mellem kvantemekanikken og relativitetsteorien, som fysikerne har drømt om.

Ref: arxiv.org/abs/1001.5445 : Tyngdekraft fra kvanteinformation

skjule