Erik Verlinde ha propuesto una estructura emergente de Gravity en un artículo reciente Emergent Gravity and the Dark Universe
Resumen del artículo citado anteriormente
El progreso teórico reciente indica que el espacio-tiempo y la gravedad emergen juntos de la estructura entrelazada de una teoría microscópica subyacente. Estas ideas se entienden mejor en el espacio Anti-de Sitter, donde se basan en la ley de área para la entropía de entrelazamiento. La extensión al espacio de De Sitter requiere tener en cuenta la entropía y la temperatura asociadas con el horizonte cosmológico. Usando conocimientos de la teoría de cuerdas, la física de los agujeros negros y la teoría de la información cuántica, argumentamos que la energía oscura positiva conduce a una contribución de la ley del volumen térmico a la entropía que supera la ley del área precisamente en el horizonte cosmológico. Debido a la competencia entre el entrelazamiento de la ley del área y del volumen, los estados microscópicos de De Sitter no se termalizan a escalas inferiores al Hubble: exhiben efectos de memoria en forma de un desplazamiento de entropía causado por la materia. Las leyes emergentes de la gravedad contienen una fuerza gravitacional "oscura" adicional que describe la respuesta "elástica" debida al desplazamiento de la entropía. Obtenemos una estimación de la intensidad de esta fuerza adicional en términos de la masa bariónica, la constante de Newton y la escala de aceleración de Hubble a0 = cH0, y proporcionamos evidencia del hecho de que esta "fuerza de gravedad oscura" adicional explica los fenómenos observados en galaxias y galaxias. cúmulos actualmente atribuidos a la materia oscura
Sugirió que la materia oscura se puede explicar simplemente teniendo en cuenta una teoría modificada de la gravedad sin partículas adicionales ni nada. Esto lo entendí. Pero, ¿cómo exactamente logra esto la teoría?
Actualmente, vemos la gravedad como una cuarta fuerza fundamental, y teorías como LQG Loop Quantum Gravity y otras a continuación, son ejemplos de intentos de fusionar el modelo estándar de física de partículas (que incorpora las otras 3 fuerzas fundamentales) con la gravedad, en un síntesis llamada, como era de esperar: Gravedad Cuántica.
Hasta el momento, esta fusión no se ha logrado, ni por la Teoría de Cuerdas, (que puede ser adecuada como contendiente de la teoría de la gravedad cuántica dependiendo, entre otros temas, de la importancia que le atribuyas a la Independencia del Fondo ), ni por LQG, ni por Otra posible explicación de la Gravedad Cuántica: la Teoría del Twistor .
Una forma de solucionar este problema es postular que la gravedad no es tan fundamental como las fuerzas del modelo estándar, sino que es una consecuencia de interacciones fundamentales conocidas. El documento anterior propone esta idea y afirma que, si es cierta, podría resolver el misterio de la materia oscura.
Para seguir la idea, necesitas conocer los fundamentos y las consecuencias de la 2da Ley de la Termodinámica, que subyace en el concepto de entropía. La idea aquí de que la gravedad está relacionada con la entropía, tal como se entiende en términos de información contenida dentro de un sistema.
Cuanta más información se requiere para describir un sistema, más entropía tiene.
Verlinde trae la idea del Principio Holográfico para vincular la termodinámica y la información. Mover los objetos dentro de un sistema (estrellas, partículas, galaxias, según el sistema) altera la entropía de ese sistema y esto puede vincularse con la información necesaria para describir el sistema y, por lo tanto, es entropía. El artículo de Verlinde describe lo que podría llamarse una fuerza entrópica efectiva , que imita la gravedad (como la entendemos actualmente) y deriva exactamente las ecuaciones de la relatividad general de Einstein.
Una fuerza entrópica es un fenómeno emergente que resulta de la tendencia de un sistema termodinámico a maximizar su entropía. El sistema, o el conjunto de variables macroscópicas que lo describen, tiende a evolucionar de un estado a otro estadísticamente más probable.
El problema con la idea de fuerza/gravedad entrópica es que, debido a que describe exactamente el mismo comportamiento gravitacional que la relatividad general, es obviamente difícil distinguir los dos conceptos. Crucialmente, no existe un método conocido actualmente para confirmar experimentalmente la idea de Verlinde.
La idea de Verlinde implica una cierta cantidad de lo que podría describirse como un alegato especial y esto se demuestra al requerir restricciones y un comportamiento extraños del sistema de masas, en términos de entropía, para que la idea de Verlinde coincida con las predicciones de los universalmente aceptados (y ciertamente ampliamente aceptados). verificado experimentalmente) Teoría de la Relatividad General.
La primera versión del artículo de Verlinde trataba sobre la gravedad producida por la materia conocida y entendida, y el artículo anterior ahora incorpora materia oscura, lo que para algunas personas puede resultar interesante, ya que los modelos "principales" actuales de materia oscura aún se encuentran en las primeras etapas de su desarrollo. desarrollo, sin evidencia definitiva para ningún modelo en particular.
El nuevo artículo anterior llama la atención sobre el hecho de que cuando incluimos la materia oscura en el cálculo de la entropía, necesitamos información adicional para describir una región espacial determinada. Por lo tanto, nuestros cálculos de entropía tal como se realizan actualmente pueden requerir una modificación. Esta nueva forma de estimar la entropía crea una fuerza entrópica adicional, una que podría ayudar a dar más apoyo al reemplazo original de los efectos de la materia oscura, como la Dinámica Newtoniana Modificada (MoND) . En efecto, la entropía puede vincular la gravedad, la materia oscura y la energía oscura. Debe decirse que MOND generalmente no se acepta, por las razones enumeradas en el enlace relacionado.
Esto no es una teoría, es una idea sobre la que se pueden construir en el futuro posibles modelos comprobables experimentalmente. Pero las razones de las restricciones particulares en los cálculos que involucran la entropía, para hacer que la fuerza entrópica actúe como gravedad emergente, aún quedan por explicar.
Además, los modelos de gravedad modificados hasta ahora no han podido explicar el agrupamiento de galaxias, que la Relatividad General y la idea de la materia oscura sí explican. Sin embargo, obviamente, todavía tenemos un largo camino por recorrer para explicar la materia oscura en sí.
Quizás este trabajo de Verlinde tiene su mayor mérito al mostrarnos que debemos revisar, o al menos tener siempre en mente, la 2da Ley de la termodinámica cuando consideramos explicaciones para fenómenos poco entendidos como la materia oscura. Después de todo, todavía no podemos explicar las condiciones de baja entropía que rodearon la era del Big Bang, y esto podría implicar que es posible que sea necesario reconsiderar el papel y la importancia de la segunda ley de la termodinámica.
Esta respuesta es mi versión de este artículo de Popular Science , escrito como un intento de entender el documento (en la medida de lo posible).
Ari
qmecanico