Einstein varmer endelig op til kvantemekanikken? Forskerholdet omdefinerer energi for at forklare sorte huller

Einstein var ikke fremmed for matematiske udfordringer. Han kæmpede for at definere energi på en måde, der anerkendte både loven om energibevarelse og kovarians, som er den generelle relativitetsteoris grundlæggende træk, hvor fysiske love er de samme for alle observatører.

Et forskerhold ved Kyoto Universitets Yukawa Institut for Teoretisk Fysik har nu foreslået en ny tilgang til dette langvarige problem ved at definere energi for at inkorporere begrebet entropi. Selvom der er brugt en stor indsats på at forene elegancen af ​​generel relativitetsteori med kvantemekanik, siger teammedlem Shuichi Yokoyama:"Løsningen er chokerende intuitiv."

Einsteins feltligninger beskriver, hvordan stof og energi former rumtiden, og hvordan rumtidens struktur igen flytter stof og energi. At løse dette sæt af ligninger er imidlertid notorisk vanskeligt, såsom med at fastlægge opførselen af ​​en ladning forbundet med en energi-momentum-tensor, den besværlige faktor, der beskriver masse og energi.

Forskerholdet har observeret, at bevarelse af ladning minder om entropi, hvilket kan beskrives som et mål for antallet af forskellige måder at arrangere dele af et system på.

Og der er gnisten:Konserveret entropi trodser denne standarddefinition.

Eksistensen af ​​denne bevarede størrelse er i modstrid med et princip i grundlæggende fysik kendt som Noethers teorem, hvor bevarelse af enhver størrelse generelt opstår på grund af en eller anden form for symmetri i et system.

Overrasket over, at andre forskere ikke allerede har anvendt denne nye definition af energi-momentum-tensoren, tilføjer et andet teammedlem, Shinya Aoki, at han "også er fascineret af, at generelt buet rumtid kan en bevaret mængde defineres selv uden symmetri."

Faktisk har holdet også anvendt denne nye tilgang til at observere en række kosmiske fænomener, såsom udvidelsen af ​​universet og sorte huller. Selvom beregningerne stemmer godt overens med den aktuelt accepterede opførsel af entropi for et Schwarzschild sort hul, viser ligningerne, at entropitætheden er koncentreret ved singulariteten i midten af ​​det sorte hul, et område hvor rumtid bliver dårligt defineret.

Forfatterne håber, at deres forskning vil anspore til en dybere diskussion blandt mange forskere, ikke kun inden for tyngdekraftsteori, men også inden for grundlæggende fysik.