Erik Verlinde explique sa nouvelle vision de la gravité
Soyons honnêtes. La matière noire est une douleur dans le cul. Les astronomes se sont donné beaucoup de mal pour expliquer pourquoi il doit exister et exister en grande quantité, mais il reste caché. Inconnue. N'émettant aucune énergie visible mais apparemment suffisamment forte pour empêcher les galaxies en grappes de se libérer comme des chevaux sauvages, elle est partout en grande quantité. Quel est le truc - axions, WIMPS, gravitinos, Particules de Kaluza Klein?
On estime que 27% de toute la matière dans l'univers est invisible, tandis que tout, des sandwichs PB&J aux quasars, ne représente que 4,9%. Mais une nouvelle théorie de la gravité proposée par le physicien théoricienErik Verlinde de l'Université d'Amsterdam a trouvé un moyen de se passer des trucs embêtants.
Contrairement à la vision traditionnelle de la gravité en tant que force fondamentale de la nature, Verlinde la considère propriété émergentede l'espace. L'émergence est un processus où la nature construit quelque chose de grand à l'aide de petites pièces simples de telle sorte que la création finale présente des propriétés que les petits morceaux n'ont pas. Prenez un flocon de neige. La symétrie complexe d'un flocon de neige commence lorsqu'une goutte d'eau gèle sur une minuscule particule de poussière. Au fur et à mesure que le flocon grandit, la vapeur d'eau gèle sur ce cristal d'origine, s'organisant naturellement en une structure hexagonale (à six côtés) d'une grande beauté. La sensation de température est un autre phénomène émergent, résultant du mouvement des molécules et des atomes.
Il en va de même pour la gravité qui, selon Verlinde, émerge de l'entropie. Nous connaissons tous l'entropie et les chambres en désordre, mais c'est un peu plus subtil que ça. Entropie est une mesure du désordre dans un système ou en d'autres termes, le nombre d'états microscopiques différents dans lesquels un système peut se trouver. L'une des descriptions les plus cool de l'entropie que j'ai entendu concerne la chaleur de nos corps. Comme cette énergie se dissipe dans l'air, elle crée un état plus désordonné autour de nous tout en diminuant notre propre entropie personnelle pour assurer notre survie. Si nous ne nous débarrassions pas de la chaleur corporelle, nous finirions par devenir désorganisés (surchauffer!) Et mourir.
Émergent ou gravité entropique, comme la nouvelle théorie est appelée, prédit exactement la même déviation dans les taux de rotation des étoiles dans les galaxies actuellement attribuées à la matière noire. La gravité émerge dans la vision de Verlinde des changements dans les bits fondamentaux d'informations stockées dans la structure de l'espace-temps, ce continuum à quatre dimensions révélé par la théorie générale de la relativité d'Einstein. En un mot, la gravité est une conséquence de l'entropie et non une force fondamentale.
L'espace-temps, composé des trois dimensions familières en plus du temps, est flexible. Mass déforme le tissu 4-D dans les collines et les vallées qui dirigent le mouvement des petits objets à proximité. Le Soleil "tire" moins sur la Terre que le prévoit Isaac Newton, mais crée un grand pli dans l'espace-temps dans lequel la Terre se déplace.
Dans un Article 2010, Verlinde a montré comment la loi de gravité de Newton, qui décrit tout, de la façon dont les pommes tombent des arbres aux petites galaxies en orbite autour de grandes galaxies, dérive de ces blocs de construction microscopiques sous-jacents.
Son dernier article, intitulé Gravité émergente et univers sombre, plonge dans la contribution de l'énergie noire au mix. L'entropie associée à l'énergie sombre, une forme d'énergie encore inconnue responsable de l'expansion accélérée de l'univers, transforme la géométrie de l'espace-temps en un milieu élastique.
«Nous constatons que la réponse élastique de ce milieu« d’énergie sombre »prend la forme d’une force gravitationnelle« sombre »supplémentaire qui semble être due à la« matière noire »», écrit Verlinde. "Le phénomène de matière noire observé est donc un vestige, un effet de mémoire, de l'émergence de l'espace-temps avec la matière ordinaire qu'il contient."
Je serai le premier à dire à quel point le concept de Verlinde est complexe, enveloppé dans l'entropie des enchevêtrements arcanes, les champs de tenseurs et le principe holographique, mais l'idée de base, que la gravité n'est pas une force fondamentale, constitue une nouvelle façon fascinante de voir les choses. un vieux visage.
Les physiciens tentent depuis des décennies de concilier gravité et physique quantique avec peu de succès. Et bien que la théorie de Verlinde doive être prise à juste titre avec un grain de sel, il peut offrir un moyen de combiner les deux disciplines en un seul récit qui décrit comment tout, de la chute des pommes aux trous noirs, est lié dans une théorie cohérente.
