Tamna materija i dalje muči astronome, ali je jedna grupa njih došla do nove ideje o ovoj misterioznoj pojavi.
Šta ako gravitacija nije fundamentalna sila, nego posledica nekih drugih fundamentalnih interakcija – glavno je pitanje novog naučnog rada holandskog teoretskog fizičara Erika Verlindea.
Ako se njegov naučni model pokaže tačnim, mogao bi da objasni efekte tamne materije.
Na tu ideju Verlinde je došao još 2010. kada je pretpostavio da gravitacija nije fundamentalna sila, nego efekat koji je posledica entropije u svemiru.
Entropija je svojstvo termodinamike i često se opisuje kao neupotrebljivi deo sistema. Ipak, iako je takav opis entropije ponekad koristan, mnogo je bolji koji uključuje i količinu informacija unutar nekog sistema.
Recimo, lako je opisati uređen sistem (na primer, klikeri ravnomerno raspoređeni u obliku mreže), jer objekti unutar njega imaju jednostavne i predvidljive međusobne odnose. S druge strane, haotičan sistem (klikeri nasumično razbacani u nekom prostoru), zahteva mnogo više informacija kako bi bio opisan, jer među njima ne postoji jasna veza. U osnovi, što je više informacija potrebno da se neki sistem opiše, to je entropija veća.
Verlindeov model koristi vezu između termodinamike (toplota, energija i sile) i informacije kroz matematički metod poznat kao hologramski princip. Pošto informacija koja se nalazi u nekom delu svemira zavisi od uređenja objekata kojima je okružena, pomeranje objekata unutar njega menja entropiju tog dela prostora.
Verlinde je demonstrirao da taj efekat proizvodi silu entropije koja se ponaša kao gravitacija i otkrio da se od osnovne ideje o informacionoj entropiji može dobiti i tačna Ajnštajnova jednačina o opštoj relativnosti.
Entropična gravitacija je zanimljiva ideja i mogla bi da objasni zašto je tako teško uklopiti gravitaciju u kvantnu fiziku, ali ima svoje nedostatke. Recimo, pošto entropična gravitacija predviđa identično gravitaciono ponašanje kao i opšta relativnost, nema eksperimentalnog načina da se ispita.
Postoje i teoretski problemi sa ovim modelom. Recimo, ako pokušavate da opišete gravitaciono zatvoren sistem masa unutar nekog modela, on se poklapa sa eksperimentom, samo ako stavite potpuno neprirodna ograničenja na entropiju sistema.
Uprkos svemu tome, ideja je vredna daljeg istraživanja, a poslednji rad dodaje novi obrt u opisu efekata tamne materije. U originalnoj formulaciji iz 2010. Verlindeov model je fokusiran na standardnu gravitaciju. Specifično, on isključuje tamnu energiju.
Novi rad ističe da, pošto tamna materija u nekom delu svemira zahteva dodatne informacije za opisivanje, njeno uključivanje u neki model menja entropiju tog dela svemira. Rad pokazuje da ta informacija stvara dodatnu silu entropije, onu koja je možda zaslužna za efekte tamne materije slične drugim modifikovanim modelima gravitacije, poput modifikovane njutnovske dinamike. Tako su gravitacija, tamna materija i tamna energija možda povezane entropijom.
Iako to deluje kao elegantno rešenje za nekoliko kosmoloških problema, postoje dobri razlozi da budemo skeptični. Pre svega, ova nova varijanta gravitacije i dalje ima iste teoretske teškoće, kao i originalna.
Zatim, tu je i činjenica da model modifikovane gravitacije ne uspeva da objasni efekte na većem nivou, poput galaktičnog jata, što klasična gravitacija i tamna materija opisuju sasvim uspešno. Novi rad je više ideja, a manje stabilna teorija.
Ipak, sve i da se model na kraju ne pokaže funkcionalnim, on demonstrira da su gravitacija i termodinamika povezane na mnogo više načina, nego što se to na prvi pogled čini.
Forbes/b92