Einstein wendt zich eindelijk tot de kwantummechanica? Onderzoeksteam herdefinieert energie om zwarte gaten te verklaren

Einstein was geen onbekende in wiskundige uitdagingen. Hij worstelde om energie te definiëren op een manier die zowel de wet van behoud van energie als covariantie erkende, het essentiële kenmerk van de algemene relativiteitstheorie waarin fysieke wetten hetzelfde zijn voor alle waarnemers.

Een onderzoeksteam van het Yukawa Institute for Theoretical Physics aan de Universiteit van Kyoto heeft een nieuwe benadering van dit al lang bestaande probleem voorgesteld door het identificeren van energie om het concept te integreren niet kunnen. Hoewel er veel moeite is gedaan om de elegantie van de algemene relativiteitstheorie te verzoenen met de kwantummechanica, “is de oplossing schokkend intuïtief”, zegt teamlid Shuichi Yokoyama.

Einsteins veldvergelijkingen beschrijven hoe: Thema vorm van energie Vrije tijd En hoe de structuur van ruimtetijd op zijn beurt materie en energie verplaatst. Het oplossen van deze reeks vergelijkingen is echter erg moeilijk, zoals het bepalen van het gedrag van lading in verband met de energie-impulstensor, de lastige factor die massa en energie beschrijft.

Het onderzoeksteam merkte op dat ladingsbehoud vergelijkbaar is met entropie, wat kan worden beschreven als een maat voor het aantal verschillende manieren om delen van een systeem te rangschikken.

En er is een probleem: geconserveerde entropie tart deze standaarddefinitie.

Het bestaan ​​van deze geconserveerde hoeveelheid is in strijd met een principe in de fundamentele fysica dat bekend staat als de stelling van Noether, waarin het behoud van elke hoeveelheid in het algemeen ontstaat als gevolg van een soort van symmetrie in het systeem.

Verbaasd dat andere onderzoekers deze nieuwe definitie van de energie-impulstensor niet echt hebben toegepast, voegt een ander lid van het team, Shinya Aoki, eraan toe dat hij “ook geïntrigeerd is dat in over het algemeen gekromde ruimtetijd een behouden grootheid kan worden bepaald, zelfs zonder symmetrie. ”

In feite heeft het team deze nieuwe benadering ook toegepast om een ​​verscheidenheid aan kosmische verschijnselen waar te nemen, zoals de uitdijing van het heelal en zwarte gaten. Hoewel de berekeningen goed passen bij het momenteel geaccepteerde gedrag van entropie voor een zwart gat van Schwarzschild, laten de vergelijkingen zien dat de dichtheid van het universum geconcentreerd is op de singulariteit in het centrum van het zwarte gat, een gebied waar ruimtetijd slecht gedefinieerd wordt.

De auteurs hopen dat hun onderzoek een diepere discussie tussen veel wetenschappers zal stimuleren, niet alleen in de zwaartekrachttheorie, maar ook in de basisfysica.