Какво ни държи на Земята

Ясен Пекунов, в."Капитал"

Нова теория за гравитацията може би ще обясни природата на тази сила и ще промени основни постулати във физиката

Природните закони за разлика от човешките са задължителни. Никой не може да пренебрегне гравитацията. И всъщност никой не знае какво точно представлява тя. Освен може би един холандски физик...
Д-р Ерик Верлинде от университета на Амстердам е познато име в средите на теоретичната физика. Той е известен специалист в областта на доста абстрактната Струнна теория, която е възникнала донякъде заради неприят-ностите, които именно гравитацията създава на физиката.

Един велик английски физик е първият, който описва действието на гравитационната сила. Анекдотът разказва, че той "открил" земното притегляне, когато една ябълка го ударила по главата. Уви, тази история е невярна, както разкри ръкопис, който английското кралското научно дружество публикува преди няколко дни. Иде реч за оригиналните бележки на Уилям Стъкъли, прочут археолог и първи биограф на сър Исак Нютон. В тях той разказва как Нютон е мислел за земното притегляне и когато видял как една ябълка пада, съобразил, че очевидно земята я привлича.

И така гравитацията била описана като сила на привличане между телата, която действа на голямо разстояние и големината й е пропорционална на масата на телата. Около два века и половина по-късно Айнщайн създал Теорията на относителността, където гравитацията получила малко по-прецизно описание и вече зависела от кривината на пространство-времето, която се получава вследствие на наличието на обект с някаква маса.

Неусетно гравитацията получила статут на една от четирите фундаментални сили. Никой не знаел защо я има и какво я причинява, но понеже действала върху всичко и била точно такава, че да позволи съществуването на Вселената, физиците решили, че тя е вродено свойство на материята подобно на електромагнетизма и ядрените сили. Тогава започнали проблемите.

Фундаменталните сили (освен гравитацията) се описват от т.нар. стандартен модел. Освен това тези сили се пренасят между парчетата материя от особени частици (т. нар. частици на взаимодействието). Гравитацията не се вписва в стандартния модел, а мистичният гравитон, който би трябвало да е преносител на гравитационната сила, никога не бил открит. Мечтата на физиката през втората половина на миналия век бе създаването на теорията на великото обединение, която да включи гравитацията в стандартния модел, който почти напълно обяснява Вселената на микрониво. Мечта, в която днес вярват все по-малко учени.

Вероятно това е смелият въпрос, който си е задал д-р Ерик Верлинде, преди да подходи към гравитацията по удивително прост, но съвсем нов начин. Теорията му е оповестена в началото на януари (arXiv:1001.0785v1) и вече получи положителни отзиви от известни физици, например от Нобеловия лауреат Джерадус'т Хоофт.

Какво е новото при Верлинде? Първо той допуска, че гравитацията не е фундаментална сила. Вместо това постулира, че гравитацията е следствие от количеството информация и мястото на тази информация в пространството. Физиците наричат материята информация, а пространство-времето е просто място, където се съхранява тази информация (материя). В този смисъл материята ражда пространството. Премахнем ли информацията, изчезва и пространството.

Тръгвайки оттук, в един достъпен и прост вид д-р Верлине извежда уравненията на Нютон и Айнщайн. В основата на подхода се оказва ентропията. Ентропия се нарича спонтанната (и статистически обоснована) склонност на материята да заема хаотично разположение. Ентропията е онова, което не позволява на подхвърлените нагоре камъчета да паднат на земята по начин, който да изпише "Ну, погоди!" например.

Според модела на проф. Верлинде гравитацията е следствие на ентропията, тоест е ентропийна сила, което лесно се доказва от съвсем класически уравнения, включващи температура, маса и енергия. Ученият споделя, че ако по този начин бяха изведени само законите на Нютон, то това можеше да е просто случайност. Но методът позволява да се изведат и законите на Айнщайн за гравитацията. Ако гравитацията, която подрежда Вселената и управлява закономерно движението на небесните обекти, е ентропийна сила, то природата проявява чудесно чувство за хумор – излиза, че стремежът на материята към хаос е отговорен за подредеността на Вселената.

Работата на д-р Верлинде повдига и още един интересен въпрос. Цялата елегантна и убедителна теория изисква и второ допускане. И то е, че ние живеем в Холограмна Вселена

Това вече звучи малко смахнато. Ако сме склонни да наричаме идеите на Стивън Хокинг и Якоб Бекенщайн, двама от най-големите физици на човечеството за всички времена, смахнати. Те твърдят, че информацията, която съдържа една черна дупка, е кодирана на повърхността й. Ако заместим информация с материя, достигаме до идеята за холограма – съдържанието на черната дупка е холограма на повърхността й.

Вселената, поне според сегашните ни разбирания, представлява един голям балон, който постоянно се разширява с определена скорост. Гравитацията противодейства на този процес и между другото има точно такава сила, тъй че разширението да позволи материята да стои заедно няколко десетки милиарди години.

Вселената е толкова огромна сфера, че количеството информация в нея надвишава количеството информация на повърхността на сферата. Това нарушава закона за запазване на енергията, който е основният закон на физиката. Нищо и никога не може да го наруши. За да избегнат парадокса, физиците постулират, че вътрешността на сферата (материята във Вселената) е холографско изображение на информацията на повърхността.

Холограма по определение е двумерно изображение, което изглежда триизмерно следствие на отражение на светлината. Ако хипотезата на д-р Ерик Верлинде за гравитацията се потвърди, тя ще е поредното силно доказателство в полза на холограмна Вселена.