Відносність нарешті розігрілася до квантової механіки?

Дослідницька група надала нове визначення енергії для пояснення чорних дір.

Ейнштейну не були чужі математичні проблеми. Він намагався визначити енергію таким чином, щоб визнавати як закон збереження енергії, так і коваріацію, яка є фундаментальною особливістю загальної теорії відносності, де фізичні закони однакові для всіх спостерігачів.

Дослідницька група з Інституту теоретичної фізики Юкава при Університеті Кіото запропонувала новий підхід до цієї давньої проблеми, визначивши енергію з урахуванням концепції ентропії. Попри те, що багато зусиль було вкладено в узгодження елегантності загальної теорії відносності з квантовою механікою, член команди Шуїчі Йокояма каже: «Рішення надзвичайно інтуїтивне».

Рівняння поля Ейнштейна описують, як матерія та енергія формують простір-час та як, своєю чергою, структура простору-часу переміщує матерію та енергію. Однак розв’язання цього набору рівнянь є горезвісно складним, наприклад при визначенні поведінки заряду, пов’язаного з тензором енергії-імпульсу, проблемним фактором, який описує масу та енергію.

Дослідницька група помітила, що збереження заряду нагадує ентропію, яку можна описати як міру кількості різних способів упорядкування частин системи.

Та є нюанс: збережена ентропія суперечить цьому стандартному визначенню.

Існування цієї величини, що зберігається, суперечить принципу базової фізики, відомому як теорема Нетера, згідно з якою збереження будь-якої величини зазвичай виникає з причини певної симетрії в системі.

Здивований тим, що інші дослідники ще не застосували це нове визначення тензора енергії-імпульсу, інший член команди, Шінья Аокі, додає, що він «також заінтригований тим, що в загальному викривленому просторі-часі збережена величина може бути визначена навіть без симетрії».

Фактично, команда також застосувала цей новий підхід для спостереження за різноманітними космічними явищами, такими як розширення Всесвіту та чорні діри. Хоча розрахунки добре відповідають прийнятій на цей момент поведінці ентропії для чорної діри Шварцшильда, рівняння показують, що щільність ентропії зосереджена в сингулярності в центрі чорної діри, області, де простір-час стає погано визначеним.

Автори сподіваються, що їх дослідження підштовхнуть до глибшої дискусії серед багатьох вчених не тільки в теорії гравітації, але й у фундаментальній фізиці.

Результати роботи були опубліковані в "International Journal of Modern Physics A" у статті "Збереження заряду, струм ентропії та гравітація".

OstanniPodii.com