Эффект Верлинде: почему гравитация может быть не тем, чем кажется

Теория энтропийной гравитации предлагает радикально новый взгляд на одну из фундаментальных сил природы. Согласно этой концепции, гравитация может быть не базовой силой, а возникающим явлением, аналогичным трению или теплу, которые сами по себе не существуют на микроскопическом уровне, а появляются в результате взаимодействий на более глубоком уровне физики. Эта идея имеет потенциал не только переосмыслить законы природы, но и дать ответы на загадку тёмной материи, влияющей на поведение галактик и звёзд.

Термин «энтропийный» здесь указывает на связь гравитации с термодинамикой и энтропией — свойством систем стремиться к хаосу. Примером может служить температура, которая определяется движением частиц, но сама по себе не существует на уровне отдельной молекулы. Аналогичным образом, теория предполагает, что гравитация может быть свойством пространства-времени, проявляющимся благодаря взаимодействиям на более фундаментальном уровне.

Идеи о том, что гравитация может быть энтропийной, начали появляться ещё в 1970-х годах, когда было обнаружено, что чёрные дыры излучают тепловое излучение. Это явление, названное излучением Хокинга, предполагало связь между термодинамикой и гравитацией. Учёные заметили, что чёрные дыры, являющиеся объектами чистой гравитации, подчиняются термодинамическим законам, как будто они обладают температурой и энтропией, что наводило на мысль о глубокой связи между этими явлениями.

Голландский физик Эрик Верлинде в 2009 году предложил гипотезу, связывающую гравитацию с квантовой информацией, закодированной на границах Вселенной. Этот подход, основанный на концепции голографии, предполагал, что вся физика нашего четырёхмерного мира может быть отражением процессов, происходящих на трёхмерной поверхности. Верлинде объединил эту идею с законами термодинамики, чтобы переосмыслить классическую и релятивистскую гравитацию как результат статистических взаимодействий, создающих видимость силы.

Ключевой особенностью теории энтропийной гравитации является предположение, что в условиях низкой плотности материи гравитация может демонстрировать отклонения от известных законов Ньютона и Эйнштейна . Например, в таких средах сила гравитации уменьшается не пропорционально квадрату расстояния, как это описывает классическая физика, а линейно. Это отклонение может объяснять поведение звёзд в галактиках и гравитационные аномалии, обычно приписываемые тёмной материи. Также теория предполагает, что влияние гравитации может изменяться под воздействием тёмной энергии, заполняющей Вселенную.

Однако тесты и наблюдения показали неоднозначные результаты. В некоторых случаях гипотеза смогла объяснить поведение галактик, но в других её предсказания значительно отклонялись от наблюдений. Например, расчёты Верлинде для скоплений галактик дали ошибку в плотности материи в шесть раз. Теоретическая база теории также вызывает вопросы, так как её выводы зависят от множества предположений, включая гипотезу о голографической природе Вселенной и термодинамических свойствах её поверхности.

Несмотря на это, теория энтропийной гравитации остаётся ценным вкладом в физику. Её идеи объединяют несколько подходов, включая квантовую механику, термодинамику и общую теорию относительности, предлагая новые перспективы для изучения Вселенной. Даже если она окажется неверной, её концепции могут стать основой для создания более точных моделей, которые смогут объяснить поведение гравитации и природу тёмной материи.

Учёные продолжают проверять гипотезу, исследуя, может ли она предсказать явления, недоступные классическим моделям. Такие теории подталкивают физику к новым открытиям, даже если сами по себе оказываются тупиковыми. Как и в случае с другими революционными концепциями, каждая неудача может стать шагом к более глубокому пониманию законов природы.