Новый взгляд на квантовую гравитацию: роль энтропии в раскрытии тайн тёмной вселенной и в объединении теорий физики

Исследователи предложили новаторский подход к трактовке гравитации, способный пролить свет на сложные вопросы современной космологии — от природы загадочной тёмной материи и тёмной энергии до объединения теории относительности Эйнштейна с квантовой механикой.

Работа, возглавляемая профессором прикладной математики Лондонского университета королевы Марии, Гинэстрой Бьянкони, предполагает, что квантовая гравитация может формироваться из квантовой относительной энтропии — меры различия между квантовыми состояниями. Этот подход не только открывает дорогу к «теории всего», но и предлагает объяснения для 95% «тёмной» части Вселенной, которая до сих пор оставалась непонятым феноменом в классической физике.

С момента появления общей теории относительности (ОТО) в 1915 году она считается наиболее точным описанием гравитации как процесса искривления пространства-времени под воздействием массы. Тем не менее, на квантовом уровне, где преобладают законы вероятности, ОТО утрачивает свою эффективность. Уже более ста лет учёные стремятся объединить эти две парадигмы, но безуспешно. Главным затруднением является отсутствие теории квантовой гравитации, которая бы математически синтезировала оба подхода.

Инициатива Бьянкони предлагает новаторскую методологию: метрика пространства-времени из ОТО, которая описывает геометрию через расстояния и интервалы между событиями, интерпретируется как оператор — математический объект, модифицирующий квантовые состояния. Это открывает новый способ вычисления «энтропийного действия» и поправленные уравнения Эйнштейна. В условиях низкой энергии и слабой кривизны они согласуются с классическими моделями, но при экстремальных пределах (например, в окрестностях чёрных дыр или на квантовых масштабах) предсказывают космологическую постоянную с положительным значением.

Результаты показывают, что эта постоянная более точно отражает наблюдаемое ускоренное расширение Вселенной под воздействием тёмной энергии, составляющей 68% её содержания, по сравнению с другими современными теориями. Кроме того, эта модель предсказывает наличие «G-поля», которое может дать объяснение гравитационным эффектам, ранее приписываемым тёмной материи (27% состава).

«Наше исследование утверждает, что квантовая гравитация имеет энтропийную природу, а G-поле может выступать кандидатом на роль тёмной материи», — отметила Бьянкони.

Несмотря на то что теория находится в начальной стадии, её потенциальные последствия могут быть значительными. Если гипотеза подтвердится, это не только объединит ОТО и квантовую физику, но также закроет многие скрытые вопросы современной космологии, связанные с 95% неизвестной материи и энергии во Вселенной.

Однако учёные подчёркивают: для проверки данной теории потребуются новые эксперименты, включая анализ данных о гравитационных волнах и от космических телескопов. Возможно, человечество стоит на пороге переосмысления самого понятия пространства-времени через призму энтропийного подхода и квантовой запутанности.

Источник: iXBT