Πρόσφατη επιστημονική έρευνα που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physical Review Letters αποδεικνύει ότι η βαρύτητα και η κβαντική πληροφορία συνδέονται βαθιά, υποδεικνύοντας ότι η καμπυλότητα του χωροχρόνου προκύπτει από τον τρόπο με τον οποίο αποθηκεύεται η πληροφορία στα κβαντικά πεδία.
Η μελέτη ανακατασκευάζει τη θερμοδυναμική παραγωγή της γενικής σχετικότητας μέσω μαθηματικών μεθόδων, προσφέροντας νέα στοιχεία για την προέλευση της βαρύτητας.
Από τη θερμοδυναμική στην κβαντική σχετική εντροπία
Η θεωρία της γενικής σχετικότητας περιγράφει τη βαρύτητα ως καμπύλωση του χωροχρόνου που προκαλείται από τη μάζα και την ενέργεια, ενώ η κβαντική θεωρία ερμηνεύει τον μικρόκοσμο. Η ενοποίηση των δύο αυτών πεδίων αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα ανοιχτά ζητήματα στη φυσική. Η νέα ερευνητική εργασία βασίζεται στην ιδέα ότι ο χώρος και η βαρύτητα δεν αποτελούν θεμελιώδη χαρακτηριστικά της φύσης, αλλά αναδύονται από τον κβαντικό κόσμο.
Αντί για την κλασική έννοια της εντροπίας, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν την κβαντική σχετική εντροπία, ένα ακριβές μαθηματικό μέτρο που ποσοτικοποιεί πόσο ξεχωριστές είναι δύο κβαντικές καταστάσεις. Υπολόγισαν αυτή την ποσότητα σε έναν ορίζοντα χωροχρόνου και διαπίστωσαν ότι ισούται με την ενέργεια που ρέει κατά μήκος του, γεγονός που οδηγεί απευθείας στις εξισώσεις που περιγράφουν πώς η κβαντική ύλη καμπυλώνει τον χωροχρόνο.
Γεφυρώνοντας το χάσμα μεταξύ κβαντομηχανικής και βαρύτητας
Για δεκαετίες, η σύνδεση μεταξύ εντροπίας και βαρύτητας βασιζόταν σε αναλογίες με την κλασική θερμοδυναμική. Η νέα αυστηρή μαθηματική απόδειξη αντικαθιστά τις παλαιότερες ευριστικές προσεγγίσεις, ενισχύοντας την άποψη ότι ο χωροχρόνος και η βαρύτητα αναδύονται από θεμελιώδεις κβαντικές πληροφορίες.
Παρόλο που η έρευνα δεν έχει άμεσες τεχνολογικές εφαρμογές, η σημασία της έγκειται στην εμβάθυνση των θεμελίων της φυσικής. Η γλώσσα της κβαντικής πληροφορίας αποτελεί το ίδιο πλαίσιο που υποστηρίζει την κβαντική υπολογιστική. Οι ερευνητές σχεδιάζουν τώρα να επεκτείνουν τα ευρήματά τους σε πιο γενικά σενάρια, όπως διαφορετικές μορφές κβαντικής ύλης και φωτοειδείς επιφάνειες, με στόχο να διαπιστώσουν σε ποιο βαθμό η βαρύτητα μπορεί να παραχθεί αποκλειστικά από την κβαντική πληροφορία.
