Gravitacija nije sila, već je zakrivljenost četverodimenzionalnog prostora vremena.
Da bismo gravitaciju tretirali Einsteinovski, moramo se odreći svoje intuicije o tome kako prostor i vrijeme funkcioniraju, ovladati matematikom zakrivljenog prostora i neeuklidskog prostora i naučiti o ne tako lakim stvarima poput tenzora i čitave gomile drugih stvari. I sve ovo za šta?
Ispostavilo se da kada gravitaciju tretirate njutnovski, što znači da je smatrate samo još jednom silom, rezultirajuća greška je izuzetno mala. Toliko mala, da je u skoro svakodnevnim aplikacijama fizike i inženjerskim stvarima sa kojima gradimo i radimo ovdje, na zemlji, ta greška skoro nula.
Stoga, ima smisla samo tretirati gravitaciju kao silu sve dok se bavimo većinom svakodnevne fizike i ne idemo u ekstreme.
Prava priroda gravitacije, jer nije sila, potrebna je samo kada se radi o stvarima poput crnih rupa, neutronskih zvijezda ili svjetlosti u gravitacionom polju, u osnovi ludih masivnih stvari. Njutnova gravitacija je dovoljno dobra da omogući putanju svih planeta oko Sunca sa veoma visokim stepenom tačnosti.
Dakle, vidite, fizika nije samo u tome da ima sve savršene zakone, već i o tome kako pojednostaviti i približiti naizgled komplikovane zakone, kada je to potrebno.
Newton i zakon gravitacije Newton je objavio jedno od najslavnijih naučnih djela, Principia, 1687. godine. U njemu je opisao da je sila koja vuče predmete prema zemlji ista sila koja je u osnovi kretanja planeta i zvijezda.
Da bi došao do ovog zaključka, Newton je zamislio da odnese predmet daleko od površine Zemlje i baci ga. Ako ga bacite s premalo zamaha, on će pasti prema Zemlji, zarobljen gravitacijom poput nas samih. Ako ga bacite s previše zamaha, ubrzaće se od planete, započinjući putovanje u svemirske domete. Ali sa tačno pravim zamahom, možete ga baciti tako da neprestano pada oko Zemlje, okolo i okolo u vječnom natezanju konopa. Predmet pokušava nastaviti putem kojim ste ga bacili, ali gravitacija ga neprestano uvlači. Uz pravilan balans, objekt se sada nalazi u orbiti oko Zemlje – baš poput Mjeseca ili poput Zemlje oko Sunca.
Newton je formulisao ovaj uvid u matematičku jednadžbu, danas poznatu kao zakon univerzalne gravitacije. U kombinaciji sa znanjem o geometriji i ostalim Newtonovim jednadžbama kretanja, možemo ga koristiti za predviđanje kretanja planeta ili putanja kometa ili koliko je snage potrebno da se raketa dovede do Mjeseca.
Newtona priznajemo ne samo zbog njegove ideje, već i zato što ju je formulirao u jednačinu koja je predviđala s većom preciznošću nego ikad prije. Ali nije bilo savršeno – Newtonove jednadžbe dale su neka pogrešna predviđanja i, što je još važnije, nije opisao kako gravitacija djeluje na način na koji to radi. Newton je bio dobro svjestan toga kad je rekao,
Gravitaciju mora prouzrokovati agent koji stalno djeluje u skladu s određenim zakonima; ali da li je ovaj agent materijalni ili nematerijalni, ostavio sam na razmatranje svojim čitateljima. Isaac Newton
Iskrivljenja u prostoru i vremenu Više od 200 godina nakon što je Principia objavljena, svijet je još uvijek bio bez razumijevanja mehanizma gravitacije. Nakon toga je došao Albert Einstein – čovjek koji je na toliko načina trebao promijeniti svijet. Ali prije nego što pređemo na njegov posao, morat ćemo napraviti digresiju.
Ne možete znati krećete li se (konstantnom brzinom)
godine, čak i prije nego što je Newton objavio svoje danas poznato djelo, Galileo Galilei je pisao o relativnom kretanju objekata poznatih u njegovo vrijeme: brodova.
Ako ste u zatvorenoj sobi na brodu koji plovi konstantnom brzinom, a vožnja je savršeno glatka, predmeti se ponašaju kao na kopnu. Ne postoji fizički eksperiment koji biste mogli provesti da li se krećete ili mirujete (pod pretpostavkom da ne virite iz okna). Ovo je srž ideje koja stoji iza relativnosti i isti je razlog zašto ne osjećamo kretanje naše planete oko Sunca ili kretanje našeg Sunčevog sistema kroz galaksiju.
Prostor i vrijeme su povezani Gotovo 300 godina nakon Galileja, Einstein je razmišljao o posljedicama relativnosti u kontekstu važnog faktora: brzine svjetlosti. Nije bio jedina osoba koja je razmišljala o tim temama – drugi su fizičari u to vrijeme bili svjesni da na ovom frontu ima neodgovorenih pitanja. Ali Einstein je bio taj koji je formulirao teoriju – svoju teoriju posebne relativnosti – da objasni postojeće pojave i stvori nova predviđanja. U početku se činilo da posebna relativnost nema puno veze s gravitacijom, ali je Einsteinu bila bitan kamen za razumijevanje gravitacije.
POKRETNI SATOVI OTKUCAVAJU SPORIJE Eksperimenti za vrijeme Einsteina pokazali su da se čini da je brzina svjetlosti konstantna. Bez obzira koliko brzo pokušavali da je sustignete, čini se da vam svjetlost uvijek odmiče brzinom od gotovo 300 000 000 metara u sekundi.
Zašto je ovo važno? Pa, zamislimo da sami konstruiramo sat od same svjetlosti. Dva ogledala postavljena su jedno nasuprot drugog, a „otkucaj“ sata je vrijeme potrebno da čestica svjetlosti putuje s jedne na drugu stranu i natrag.
Sada zamislimo da vaš prijatelj, koji je na svemirskom brodu koji zipa pokraj Zemlje, ima jedan od ovih satova. Čini se da za vašeg prijatelja sat radi normalno – čestice svjetlosti putuju gore-dolje, kako se očekivalo, a vrijeme teče na svoj uobičajeni način. Ali iz vaše perspektive, gledajući brod kako prolazi, svjetlost se pomiče i gore i dolje i u stranu, s brodom. Svjetlost putuje veću udaljenost sa svakim otkucajem.
Dakle, za svemirskog putnika svjetlost putuje brzinom od 300 000 000 m / s i samo gore-dolje; a posmatraču koji je vezan za Zemlju, svjetlost putuje 300 000 000 m / s, ali mora preći veću, dijagonalnu udaljenost; tada promatraču uz Zemlju sat treba duže da “otkuca”.
Taj se efekt naziva vremenska dilatacija. Što brže putujete kroz svemir, to sporije putujete kroz vrijeme.
PERSPEKTIVNA PITANJA Ali čije je vrijeme zaista usporeno? Je li to osobe na Zemlji, koja gleda svog prijatelja kako prolazi kroz njen svemirski brod? Ili astronaut, koji tvrdi da ostaje miran dok Zemlja prolazi?
Čudno je da su oba gledišta valjana, ali samo dok su oba u stalnom pokretu.
Za ilustraciju, pretpostavimo da su, kada je astronaut napustio Zemlju, on i njegov prijatelj bili istih godina. Kad on ode, svemirski brod ubrzava od Zemlje. Kad se vrati, svemirski brod usporava kako bi izbjegao pad. I prilikom odlaska i povratka svemirski brod mijenja referentni okvir i naš astronaut može osjetiti promjenu kretanja. Eksperimenti izvedeni unutar svemirskog broda za vrijeme ubrzavanja i usporavanja pokazali bi da se nešto mijenja. To ruši simetriju situacije, a kada se svemirski brod spusti natrag na Zemlju, naš astronaut zaista će biti mlađi od svog kolege vezanog za Zemlju.
Efekti su primjetni samo ako su putovali jako, jako brzo – ali još uvijek je istina reći da će današnji astronauti i piloti borbenih aviona koji se vrate iz brze misije, a ostarit će i malo i manje od ostalih tokom te misije.
ČETIRI DIMENZIJE PROSTORNOG VREMENA Slijedom ovoga, umjesto da razmišljamo o tri dimenzije prostora i jednoj zasebnoj dimenziji vremena, možemo ih smatrati četiri dimenzije „prostora-vremena“. Što brže putujete kroz svemir, to sporije putujete kroz vrijeme i obrnuto.
OBJEKTI PRI KRETANJU SE SAŽIMAJU U PROSTORU Još jedna posljedica posebne relativnosti je da se čini da se objekti koji se brzo kreću skupljaju u smjeru svog kretanja. (I opet, ovo se preokreće, ovisno iz čije perspektive gledate.)
To proizlazi iz izobličenja vremena – uostalom, možete izmjeriti dužinu nečega prema količini prostora koji nešto putuje kroz vrijeme (npr. Svjetlosne godine, svjetlosne sekunde). I dok je lukavo zamisliti mjerenje dužine predmeta u pokretu iz tuđe perspektive, kontrakcija dužine je stvarni, fizički efekt, a ne samo rezultat nepreciznih mjerenja.
Za razliku od dobnih razlika koje mogu nastati dilatacijom vremena, ne postoje rezidualni efekti zbog kontrakcije dužine nakon što se pokretni objekt i posmatrač ponovo sjedine.
Razumijevanje gravitacije Einsteinov opis gravitacije dovodi do situacija jednako bizarnih kao i posebna relativnost – uključujući putovanje kroz vrijeme!
UBRZANJE I GRAVITACIJA MOGU DA SE NE MOGU RAZLIKOVATI Zamislite da se budite u svemirskom brodu, ubrzavajući kroz svemir. Baš kao što ste gurnuti natrag u sjedište automobila koji ubrzava, svemirski brod koji vas ubrzava odgurne vas u stranu nasuprot onoj prema kojoj ubrzavate. Uz određenu brzinu ubrzanja, set vaga mogao bi vam reći da težite potpuno isto kao i kad ste kod kuće na Zemlji.
Postoji li bilo kakav fizički eksperiment koji biste mogli obaviti u granicama svog svemirskog broda da biste utvrdili jeste li zaista ubrzavali kroz svemir (pod pretpostavkom da nije bilo prozora kroz koji ste mogli gledati) ili ste se, umjesto toga, nalazili u svemirskom brodu stacionarnom na površini Zemlja? Einstein je rekao ne – baš kao što je Galileo zamišljao nerazlučivost osobe u jedrenjaku s konstantnim kretanjem (zatvorenim bez prozora) i osobe na kopnu, Einstein je shvatio da se i efekti ubrzanja i gravitacije ne mogu razlikovati. To se naziva principom ekvivalencije.
Einstein je shvatio da se efekti ubrzanja i gravitacije ne mogu razlikovati.
PROSTOR SE ZAKRIVLJUJE ISPOD UBRZANOG POKRETA Jednom kada je Einstein formulirao princip ekvivalencije, gravitacija je postala manje misteriozna. Svoje znanje o ubrzanju mogao je primijeniti kako bi bolje razumio gravitaciju.
Možda znate da ubrzanje ne znači uvijek promjenu brzine, kao kad ubrzavate u automobilu, gurajući vas na naslon sjedala. To također može značiti promjenu smjera, na primjer kada zaobiđete kružni tok, zbog čega ćete se nagnuti prema boku automobila.
Da to dalje proširimo, zamislimo cilindričnu karnevalsku vožnju gdje ste vi i vaši suputnici prikovani za vanjsku površinu. Cilindar se okreće sve brže i brže dok ubrzanje ne popusti i kretanje ne ostane konstantno. Ali čak i kad je brzina konstantna, i dalje osjećate ubrzano kretanje – osjećate se prikovanim za vanjski rub vožnje.
Da je ova okretaja bila dovoljno velika i kretala se dovoljno brzo, počeli biste primjećivati neke bizarne efekte u samoj vožnji, ne samo sa stajališta nekoga tko stoji izvan nje.
Svakom rotacijom oni na rubu vožnje prelaze puni opseg cilindra – dok se u samom središtu gotovo uopće ne pomiče. Dakle, ako bi netko stajao u samom središtu vožnje (možda ga drži ograda, sprečavajući ga da padnu na rub), primijetio bi sve one čudne efekte koje smo vidjeli u posebnoj relativnosti – da će se oni na rubu promijeniti u dužini, i njihovi će satovi otkucavati sporije.
GRAVITACIJA JE ZAKRIVLJENJE PROSTOR – VREMENA Princip ekvivalencije govori nam da se efekti gravitacije i ubrzanja ne mogu razlikovati. Razmišljajući o primjeru cilindrične vožnje, vidimo da ubrzano kretanje može iskriviti prostor i vrijeme. Tu je Einstein spojio tačke sugerirajući da je gravitacija iskrivljenje prostora i vremena. Gravitacija je zakrivljenost svemira uzrokovana masivnim tijelima koja određuje put kojim predmeti putuju. Ta zakrivljenost je dinamična, kreće se kako se ti objekti kreću.
U Einsteinovom pogledu na svijet, gravitacija je zakrivljenost prostor – vremena uzrokovana masivnim objektima. Izvor slike: T. Pyle / Caltech / MIT / LIGO Lab.
Ova teorija, opća relativnost, predviđa sve, od orbita zvijezda do sudara asteroida do jabuka koje padaju s grane na zemlju – sve što smo očekivali od teorije gravitacije.
Prostor vrijeme zahvaća masu, govori joj kako da se kreće … Masa zahvaća prostor vrijeme, govori mu kako da se zakrivi. Fizičar John Wheeler
Uspjeh opšte relativnosti Baš kao što je Newtonova formulacija zakona gravitacije bila dragocjena zbog njihove prediktivne moći, isto vrijedi i za Einsteinove. Do danas su njegova predviđanja – koliko god čudno zvučala – izdržala test vremena.
Dokazi o Einsteinovoj teoriji gravitacije uključuju savijanje zvjezdane svjetlosti (ili, u ovom slučaju, svjetlosti čitavih galaksija) oko masivnih objekata. Izvor slike: ESA / Hubble & NASA / Wikimedia Commons.
Gravitacijski talasi EHO JAKO UDALJENE KATAKLIZME Zamislite dva vrlo masivna predmeta, poput crnih rupa. Ako bi se ti objekti sudarili, potencijalno bi mogli stvoriti ekstremne poremećaje u tkivu svemira, krećući se prema van poput mreškanja u jezercu. Ali koliko su se daleko mogli osjećati takvi valovi? Einstein je predvidio da gravitacijski valovi postoje, ali vjerovao je da će biti premali da bi se otkrili dok su stigli do nas ovdje na Zemlji.
Tako je s velikim uzbuđenjem 11. februara 2016. godine znanstvena zajednica bila puna objave da je otkriven gravitacijski val. Bili su nam potrebni instrumenti sposobni za otkrivanje signala promjera jednog desethiljaditog dijela promjera protona (10-19 metara). To je upravo ono što Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), kojom upravljaju Kalifornijski institut za tehnologiju i Massachusetts Institute of Technology, može.
LIGO EKSPERIMENT U LIGO eksperimentu laser se usmjerava u veliku strukturu tunela. Laserski snop je podijeljen tako da polovina putuje niz jedan od 4 kilometra dugih „krakova“, a druga polovina u isto vrijeme pada niz drugi krak od 4 kilometra. Na kraju svake ruke zrcalo reflektira svjetlost od lasera natrag odakle je došla, a dvije zrake se stapaju u jednu.
Uobičajeno, laserski zraci trebali bi se rekombinirati u isto vrijeme. Ali ako se gravitacijski talas talasa kroz svemir dok su detektori uključeni, to valjanje će ispružiti jedan krak strukture u obliku slova L prije rastezanja drugog. Gravitacijski talas narušava prolazak svjetlosti, što rezultira određenom vrstom interferencijskog svjetlosnog uzorka koji se detektira na kraju.
ASTRONOMIJA GRAVITACIONIH TALASA Uspješni LIGO eksperiment otvorio je novu eru astronomije. Prije toga, astronomi su se uglavnom fokusirali na proučavanje elektromagnetskog spektra (uključujući svjetlost i radio valove). Kroz taj smo posao uspjeli otkriti ogromnu količinu našeg svemira, ali sada imamo potpuno novi način proučavanja svemira.
Otkriće gravitacijskih valova daje astronomima novi ‘smisao’ s kojim mogu istraživati svemir, pa će tako gotovo sigurno biti iznenađenja pred nama. Ono što znamo je da će nam ova tehnika omogućiti bolje razumijevanje najmasivnijih objekata u svemiru kao što su crne rupe, neutronske zvijezde i supernove; i pružit će nam novi prozor za proučavanje kako je nastao svemir.
Da li je naše razumijevanje potpuno? Iako je Einsteinova teorija gravitacije potvrđivana eksperimentom za eksperimentom, to ne znači da je naše razumijevanje cjelovito. U stvari, znamo da nešto nije sasvim u redu.
Jedno neodgovoreno pitanje je da li gravitaciju širi graviton – predložena (ali do sada neotkrivena) čestica odgovorna za gravitacijske interakcije. Još važnije, znamo da je opća relativnost u svom sadašnjem obliku nekompatibilna s drugim stubom moderne fizike: kvantnom mehanikom. Ovo je pokazatelj da su jedna ili obje teorije nepotpune ili da nam nedostaje neka druga ključna komponenta.
Hoće li Einsteinova teorija gravitacije ostati nepromijenjena, nije poznato. Ali proizveo je mnoga neočekivana, neintuitivna predviđanja koja su se iznova potvrđivala tokom više od sto godina. To je znak velike naučne teorije – daje predviđanja koja se u to vrijeme možda neće moći dokazati, ali će se suprotstaviti rigoroznim testiranjima. Ovo je bilo jedno od najvećih putovanja u istoriji nauke, uključujući ne samo Newtona i Einsteina, već i mislioce i činioce širom svijeta koji su radili na testiranju ovih teorija.
Uprkos tome, raskol između relativnosti i kvantne mehanike ostaje. Što se tiče sljedećeg, niko sa sigurnošću ne zna. Međutim, postoji nekoliko teorija – teorija struna, teorija petlji, višedimenzionalnih teorija – nedokazanih, ali s obećanjem da će postati sljedeća prekretnica u razumijevanju našeg kosmosa.
Simetrija je bila jedno od vodećih načela fizičara u traženju osnovnih prirodnih zakona. Što znači da zakoni prirode imaju simetriju? To znači da zakoni izgledaju isto i prije i nakon operacije, slično ogledalskoj refleksiji.
Fizičari su u svojim zakonima tražili zakone koji objašnjavaju i mikroskopski svijet elementarnih čestica, kao i makroskopski svijet univerzuma i Velikog praska, očekujući da bi takvi temeljni zakoni trebali biti simetrije u svim okolnostima. Međutim, prošle godine su dvojica fizičara pronašla teorijski dokaz da na najosnovnijem nivou priroda ne poštuje simetriju.
Kako su to uradili? Gravitacija i hologram
U fizičkom svijetu postoje četiri temeljne sile: elektromagnetizam, jaka sila, slaba sila i gravitacija. Gravitacija je jedina sila koja je još uvijek neobjašnjiva na kvantnom nivou. Njeni efekti na velike objekte, poput planeta ili zvijezda, relativno se lako mogu vidjeti, ali stvari se kompliciraju kada čovjek pokuša razumjeti gravitaciju u malom svijetu elementarnih čestica.
Da bi pokušali shvatiti gravitaciju na kvantnom nivou, Hirosi Ooguri, direktor Kavli instituta za fiziku i matematiku svemira u Tokiju, i Daniel Harlow, docent na Massachusetts Institute of Technology, započeli su s holografskim principom. Ovaj princip objašnjava trodimenzionalne pojave pod utjecajem gravitacije na dvodimenzionalnom ravnom prostoru na koji gravitacija ne utječe. Ovo nije stvarno predstavljanje našeg svemira, ali je dovoljno blizu da istraživačima pomogne u proučavanju njegovih osnovnih aspekata.
Par je zatim pokazao kako kvantni kod za ispravljanje grešaka, koje objašnjavaju kako trodimenzionalni gravitacijski fenomeni iskaču iz dvije dimenzije, poput holograma, nisu kompatibilni s bilo kojom simetrijom; što znači da takva simetrija ne može biti moguća u kvantnoj gravitaciji.
Kozmolozi ne ulaze u svoju profesiju kako bi rešili jednostavna pitanja, ali postoji jedan paradoks koji je dostigao zapanjujuće razmjere.
Od velikog praska svemir se proširio, ali poznati zakoni fizike sugeriraju da unutarnje vuče gravitacije trebaju usporiti ovo širenje. U stvarnosti, ipak, svemir se ubrzava.
Naučnici su smislili ime – tamna energija – za tajanstveni agens koji omogućava da se kosmos tako brzo širi i za koji se procjenjuje da čini 70% sadržaja svemira. Ali na kraju nitko ne zna što je to stvarno.
„U sobi je veliki slon“, kaže prof. Claudia de Rham, teorijski fizičar sa Imperial Collegea. “To je vrlo frustrirajuće.”
De Rham je uvela radikalnu teoriju koja bi mogla držati ključ zašto se svemir širi sve brže i brže i objasniti prirodu tamne energije. Teorija, poznata kao masivna gravitacija, modificira Einsteinovu opću relativnosti postavljajući tako da hipotetičke čestice (gravitoni) koji posreduju gravitacionu silu imaju masu. U Einsteinovoj verziji, gravitoni se pretpostavljaju da su bez mase.
Ako gravitoni imaju masu, očekuje se da gravitacija ima slabiji utjecaj na jako velikim skalama udaljenosti, što bi moglo objasniti zašto se širenje svemira nije obuzdalo.
„Jedna je mogućnost da vam možda neće trebati tamna energija – ili bolje rečeno, gravitacija sama ispunjava tu ulogu“, kaže De Rham.
Rad označava proboj u vjekovnoj potrazi za izgradnjom radne teorije masivne gravitacije. Uprkos uzastopnim naporima, prethodne verzije teorije imale su nesretnu karakteristiku predviđanja trenutnog raspada svake čestice u svemiru – neizrecivog pitanja koje matematičari nazivaju “duhom”.
„Vrlo pametni ljudi su radili na tome i argumenti su bili vrlo uverljivi“, kaže De Rham. “Ljudi su mislili da bi bilo nemoguće učiniti da to funkcionira.”
Ne odvraćajući se od male šanse za uspjeh – prethodno je trenirala kao pilot i prošla je kroz nekoliko faza postupka izbora astronauta Evropske svemirske agencije. No, 2011. godine, kada su De Rham i njeni suradnici Gregory Gabadadze sa njujorškog univerziteta i Andrew Tolley s Imperial Collegea u Londonu objavili značajan članak o masivnoj gravitaciji, odgovor je bio brz i neprijateljski.
„Ljudi imaju svoj ego“, kaže ona. „Ako kažete„ Pa, zapravo, ono što ste napravili prije 40 godina nije bilo sasvim tačno “, neće vam reći„ Hajde da razgovaramo o tome “.
„Bilo je vrlo teško. Pet ili šest godina postojalo je stanje svađe i razmjene argumenata. “
Na kraju je teorija ostala i dobiva na značaju u proteklom desetljeću. „To radi nauka. Na kraju postoji rezultat zasnovan na matematici i logici “, kaže De Rham. „Ako je jednak jednom, svi se možemo složiti oko toga. Matematika ne laže. “
Posljednjim priznanjem ovog proboja, De Rham je prošle sedmice proglašen dobitnikom 100.000 dolara (75.000 funti) Blavatnikove nagrade za mlade naučnike, dvije godine nakon što je osvojila Adams nagradu, jednu od najstarijih i najprestižnijih nagrada Univerziteta u Cambridgeu.
De Rham brzo napominje da je u ovoj fazi masovna gravitacija još uvijek samo teorija. Matematički to provjerava, ali ne znamo da li odražava empirijsku stvarnost. Ali s astronomijom gravitacijskog talasa, moguće je testirati predviđanja teorije u sljedećem desetljeću.
„Bilo bi nevjerovatno kada bi se pokazalo da je ispravno“, kaže ona. “To se može ili ne mora dogoditi, ali ono što će se dogoditi je da ćemo imati mnogo bolje temeljno razumjevanje gravitacije.
Gravitacija je sila. Ako mi ne vjerujete, zgrabite ciglu, držite ju poviš svog velikog nožnog prsta (ne previsoko, ne želim da se ozlijedite) i otpustite ju. Kad završite vikati od boli, recite mi kako to nije sila.
U općoj relativnosti, gravitacija se smatra, kao i centrifugalna sila, pseudosilom, koja nastaje jer kada kažete da stojite ovdje na površini Zemlje, vi ste zapravo u ubrzavajućem referentnom sistemu.
Sada gravitacija je univerzalna: jednako djeluje na sve oblike materije. Stoga, ako bih primijenio geometrijsku transformaciju da otkažem gravitaciju, otkazat ću gravitaciju za sve. To mi dopušta tumačenje gravitacije kao geometrije, pogotovo zato što količina koja predstavlja gravitacijsko polje igra istu ulogu kao tzv. metrika. Dakle, da, gravitacija je vjerojatno geometrija.
Ali to je i polje koje nosi energiju i impuls, i može biti nenula daleko od bilo kojeg izvora, gdje se njegova energija i impulse propagiraju u obliku talasa pri vakuumskoj brzini svjetlosti. Dakle, gravitacija može biti talas.
Opća relativnost sama ne pretpostavlja postojanje prenosnika sile. Problem je u tome što još ne znamo kako inkorporirati gravitaciju u teoriju koja je kompatibilna s kvantnom mehanikom. Drugi učinci koji su klasično razmatrani u smislu polja, poput elektromagnetizma i nuklearnih sila, formulirani su u smislu nositelja sile u kvantnoj teoriji polja.
Zbog uspjeha QFT (kvantne teorije polja), neki se nadaju da bi slične tehnike mogle održati obećanje u potrazi za ugradnjom gravitacije. Te teorije predlažu graviton kao nosioca gravitacione sile, ali postojanje takve čestice nije dokazano, pa ni matematička teorija takvih čestica nije dokazana kao kompatibilna s predviđanjima opće relativnosti.
Opća relativnost može biti slična drugim teorijama u “formalizmu prvog reda”, gdje je prostorna veza jedno od dinamičkih polja. Jednadžbe gibanja OR-a kažu kako sve što ima energiju služi kao izvor zakrivljenosti veze – baš kao i kod svih ostalih teorija polja.
U principu, OR nastaje i iz kvantne teorije. To znači da postoji najmanje moguće pobuđenje gravitacijskog polja – graviton. Znamo njezina svojstva proučavajući klasičnu granicu, OR. Teorija prostornog zakrivljenja (OR) trebala bi biti klasična granica kvantne teorije polja koja opisuje gibanje gravitona.
Nedavno predloženi eksperiment potvrdio bi da je gravitacija kvantna sila.
2 mikrodijamanta bi se koristila da se ispita kvantna priroda gravitacije
U 1935. godini, kada su i kvantna mehanika i generalna teorija relativnosti Alberta Ajnštajna bile mlade, malo poznati sovjetski fizičar po imenu Matvei Bronstein, sa samo 28 godina, napravio je prvu detaljnu studiju problema pomirenja ove dvije teorije u kvantnoj teoriji gravitacije. Ova “moguća teorija svijeta kao cjeline”, kako ju je Bronstein nazvao, zamjenila bi Ajnštajnov klasični opis gravitacije, koji ju smatra kao krivinu u kontinuumu prostor – vremena, i opisala ju na kvantnom jeziku kao i ostatak fizike.
Bronstein je shvatio kako opisati gravitaciju u smislu kvantizovanih čestica, sada nazvanih graviton, ali samo kada je sila gravitacije slaba – to je (uopšteno relativnost), kada je prostorno vrijeme tkanina tako slabo zakrivljena da se može aproksimirati kao ravna. Kada je gravitacija snažna, “situacija je sasvim drugačija”, napisao je on. “Bez dubinske revizije klasičnih pojmova, čini se teško da se i kvantna teorija gravitacije proširi i na ovu oblast”.
Njegove rječi bile su proročke. Osamdeset i tri godine kasnije, fizičari i dalje pokušavaju da shvate kako se krivulja prostor-vremena pojavljuje na makroskopskim skalama iz više fundamentalne, verovatno kvantne slike gravitacije; to je vjerovatno najdublje pitanje u fizici. Možda, s obzirom na šansu, pametan Bronštajn bi mogao pomoći da ubrzaju stvari. Pored kvantne gravitacije, doprineo je i astrofizici i kosmologiji, teoriji poluprovodnika i kvantnoj elektrodinamici, a takođe je napisao i nekoliko naučnih knjiga za djecu, prije nego što je uhvaćen u Staljinovom velikom čišćenju i pogubljen 1938. u 31 godini.
Sovjetski teoretski fizičar Matvei Petrovich Bronstein (1906-1938), pionir istraživanja kvantne gravitacije čiji radovi na zapadu ostaju uglavnom nepoznati.
Javni domen
Potraga za punom teorijom kvantne gravitacije ugušena je činjenicom da se kvantna svojstva gravitacije nikad ne manifestuju u stvarnom iskustvu. Fizičari nikada ne vide kako Ejnštajnov opis prostor-vremenskog kontinuuma, ili Bronsteinove kvantne aproksimacije kada je slabo zakrivljen, griješi.
Problem je ekstremna slabost gravitacije. Dok su kvantizovane čestice koje prenose snažne, slabe i elektromagnetne sile toliko moćne da čvrsto vezuju materiju u atome, i mogu se proučavati u top eksperimentima, gravitoni su pojedinačno toliko slabi da laboratorije nemaju nadu da ih otkriju. Da bi se otkrio graviton sa velikom vjerovatnoćom, detektor čestica mora biti toliko ogroman i masivan da bi se srušio u crnu rupu. Ova slabost je zbog čega je potrebna astronomska akumulacija mase da gravitaciono utiče na druga masivna tijela i zašto vidimo samo veliku težinu.
Ne samo to, već se čini da univerzum upravlja nekom vrstom kosmičke cenzure: regioni ekstremne gravitacije – gde su vremenske krivine toliko oštre da se ne otkrivaju Ajnštajnove jednačine i da se mora otkriti istinska, kvantna priroda gravitacije i prostora – uvjek se krije iza horizonta crnih rupa.
“Čak i prije nekoliko godina bio je opšti konsenzus koji kaže da, vjerovatno, ni na koji način nije moguće mjeriti kvantizaciju polja gravitacije”, rekao je Igor Pikovski, teoretski fizičar na Univerzitetu Harvard.
Nedavno je par radova objavljenih u Physical Review Letters-u promjenio račun. U člancima se tvrdi da je moguće pristupiti kvantnoj gravitaciji iako ništa ne znamo o njoj. Radovi, napisani od strane Sougata Bosea na Univerzitetskom koledžu u Londonu i devet saradnika, a Chiara Marletto i Vlatko Vedral na Univerzitetu u Oksfordu, predlažu tehnički izazovan, ali izvodljiv eksperiment koji bi mogao potvrditi da je gravitacija kvantna sila kao i ostalo , bez ikakvog otkrivanja gravitona. Miles Blencowe, kvantni fizičar na Dartmouth College-u koji nije bio uključen u rad, rekao je da će eksperiment otkriti siguran znak inače nevidljive kvantne gravitacije – “osmjeh Cheshire mačke”.
Predloženi eksperiment će utvrditi da li dva objekta – Bošina grupa planira da koriste par mikrodijamanata – mogu postati kvantno-mehanički povezani jedni s drugima kroz njihovu uzajamnu gravitacionu privlačnost. Upadanje je kvantni fenomen u kojem čestice postaju nerazdvojno prepletene, dijeljenje jedinstvenog fizičkog opisa koji specificira njihova moguća kombinovana stanja. (Koegzistencija različitih mogućih stanja, nazvana “superpozicija”, je znak kvantnih sistema.) Na primjer, u superpoziciji može postojati zamućeni par čestica u kojima postoji šansa od 50 posto da “spin” čestice A pokazuje nagore i Bove poenke i šansu od 50 posto prema dole. Nema unapred iskaza koji ishod ćete dobiti kada izmjerite smjerove centrifugiranja, ali možete biti sigurni da će pokazati suprotne načine.
Autori tvrde da se dva predmeta u predloženom eksperimentu mogu na ovaj način zapletati jedni na druge samo ako sila koja djeluje među njima – u ovom slučaju gravitacija – je kvantna interakcija, posredovana gravitonima koja mogu održavati kvantne superpozicije. “Ako možete da uradite eksperiment i dobijete zamah, onda prema tim dokumentima morate zaključiti da se gravitacija kvantizira”, objasnio je Blencowe.
Da spregnemo dijamant
Kvantna gravitacija je tako neprimjetna da su neki istraživači doveli u pitanje da li i postoji. Čestiti matematički fizičar Freeman Dyson, 94, tvrdi od 2001. godine da univerzum može održati neku vrstu “dualističkog” opisa, gdje je “gravitaciono polje opisano Einsteinovom teorijom opšteg relativiteta čisto klasično polje bez kvantnog ponašanja”, kako je on te godine napisao u The New York Review of Books, iako je sva stvar u ovom glatkom kontinuumu prostor – vremena kvantizirana u čestice koje su u skladu sa probabilističkim pravilima.
Dyson, koji je pomogao u razvoju kvantne elektrodinamike (teorije interakcije između materije i svjetlosti) i profesor emeritus na Institutu za napredne studije u Princetonu u New Jerseyu, gdje se preklapao sa Einsteinom, ne slaže se s argumentom da je kvantna gravitacija potrebna za opis nedostupnih enterijera crnih rupa. I on se pita da li je otkrivanje hipotetičkog gravitona možda i nemoguće, čak i načelno. U tom slučaju, tvrdi on, kvantna gravitacija je metafizika, a ne fizika.
On nije jedini skeptik. Renomirani britanski fizičar Sir Roger Penrose i, nezavisno, mađarski istraživač Lajos Diósi su pretpostavili da prostor – vrijeme ne može održavati superpozicije. Oni tvrde da njegova glatka, čvrsta, fundamentalno klasična priroda sprečava krivljenje na dva različita načina odjednom – i da je njegova rigidnost upravo ono što uzrokuje superpozicije kvantnih sistema poput elektrona i fotona da se kolabiraju. Ova “gravitacijska dekoherencija”, po njihovom mišljenju, dovodi do stvaranja jedne solidne, klasične stvarnosti doživljene na makroskopskim skalama.
Sposobnost detekcije “grina” kvantne gravitacije izgleda kao da odbacuje Dajsonov argument. To bi takođe ubilo gravitacionu teoriju dekoherencije, pokazujući da gravitacija i prostor-vrijeme održavaju kvantne superpozicije.
Prijedlozi Bosea i Marletta pojavili su se istovremeno uglavnom slučajno, mada su stručnjaci rekli da odražavaju zeitgeist. Eksperimentalne kvantne fizičke laboratorije širom svjeta stavljaju sve veće mikroskopske objekte u kvantne superpozicije i pojednostavljuju protokole za testiranje da li su dva kvantna sistema zapletena. Predloženi eksperiment će morati da kombinira ove procedure, a zahtjeva dodatna poboljšanja u obimu i osjetljivosti; moglo bi potrajati deceniju ili više. “Ali nema fizičkih prepreka”, rekao je Pikovski, koji takođe proučava kako laboratorijski eksperimenti mogu sagledati gravitacione pojave. “Mislim da je to izazovno, ali mislim da to nije nemoguće.”
Sougato Bose, fizičar na Univerzitetskom koledžu u Londonu, vodi tim istraživača koji planiraju eksperimentalno pristupiti kvantnoj gravitaciji.
Plan je detaljnije izložen u članku Bosea i koautora. Na primer, u svojoj laboratoriji na Univerzitetu u Warwicku, koautor Gavin Morley radi na prvom koraku, pokušavajući staviti mikrodijamant u kvantnu superpoziciju na dvije lokacije. Da bi to uradio, ugradio bi atom azota u mikrodijamant, pored slobodnog prostora u dijamantskoj strukturi, i zapušio mikrotalasnim pulsom. Elektronski orbitirajući sistem azotno-slobodnog sistema obojica apsorbuju svjetlost i ne, a sistem ulazi u kvantnu superpoziciju dva smjera okretanja – gore i dolje – kao predivni vrh koji ima vjerovatnoću okretanja u smjeru kazaljke na satu i neke šanse da se okreću suprotno od smjera suprotno od kazaljke na satu . Mikrodijamant, opterećen ovim naduvavanjem, podvrgava se magnetnom polju, što čini usporeno kretanje lijevo, a dole okretanje ide pravo. Sam dijamant se, dakle, dijeli u superpoziciju dvije trajektorije.
U punom eksperimentu, istraživači moraju sve to učiniti na dva dijamanta – plavom i crvenom, kažu – suspendovan jedan pored drugog u ultrakvalitetnom vakuumu. Kada je držač zamrznut, dva mikrodijamanta, svaki u superpoziciji dvije lokacije, vertikalno padaju kroz vakuum. Dok pada, dijamanti osjećaju gravitaciju jedan drugog. Ali koliko je jaka njihova gravitaciona atrakcija?
Ako je gravitacija kvantna interakcija, onda je odgovor: Zavisi. Svaka komponenta superpozicije plavog dijamanta imaće jaču ili slabiju gravitacionu privlačnost za crveni dijamant, u zavisnosti od toga da li je ovo drugo u grani svoje supozicije koja je bliža ili dalja. A gravitacija koju svaka komponenta superspekcije crvenih dijamanata osjeća slično zavisi od toga gdje je plavi dijamant.
U svakom slučaju, različiti stepen gravitacione privlačnosti utiču na razvijajuće komponente dijamantskih superpozicija. Dva dijamanta postaju međusobno zavisna, što znači da se njihova stanja mogu specificirati samo u kombinaciji – ako je to, onda to – tako da će, na kraju, spinovi pravci njihovih dva sistema azota-upražnjavanja biti korelirani.
Nakon što su mikrodijamanti pali uz rame uzastopno oko tri sekunde – dovoljno vremena da zapletu gravitacijom jedni druge – onda prolaze kroz drugo magnetno polje koje vraća grane svake superpozicije zajedno. Poslednji korak eksperimenta je protokol “svjedočenja svedoka” koji je razvila holandska fizičarka Barbara Terhal i ostali: Plavi i crveni dijamanti ulaze u zasebne uređaje koji mjere usmjeravanje spinova njihovih sistema za raspodjelu azota. (Mjerenje uzrokuje superposojanje da se sruši u određena stanja.) Dva ishoda se onda upoređuju. Korištenjem čitavog eksperimenta iznova i više i upoređivanjem mnogih parova mjerenja centrifugiranja, istraživači mogu utvrditi da li su spinovi dva kvantna sistema korelisani jedni sa drugima češće od poznate gornje granice za objekte koji nisu kvantno-mehanički zapleteni . U tom slučaju, slijedi da gravitacija upletava dijamante i može da održi superpozicije.
“Ono što je lijepo u vezi sa argumentima je da ne morate da znate šta je kvantna teorija, konkretno.”, rekao je Blencowe. “Sve što treba da kažete je da mora biti kvantnog aspekta za ovo polje koje posreduje sile između dvije čestice.”
Zašto je gravitacija jedinstvena
Kvantni istraživači gravitacije ne sumnjaju u to da je gravitacija kvantna interakcija, sposobna da izazove preplitanje. Naravno, gravitacija je na neki način posebna, i ima mnogo toga da se utvrdi o porijeklu prostor – vremena, ali kvantna mehanika mora biti uključena, kažu oni. “Zaista nema smisla pokušati imati teoriju u kojoj je ostatak fizike kvantni, a gravitacija je klasična”, rekao je Daniel Harlow, kvantni istraživač gravitacije na Institutu za tehnologiju u Massachusettsu. Teorijski argumenti protiv mješovitih kvantno-klasičnih modela su jaki (mada ne konačni).
S druge strane, teoretičari su ranije pogrešili, Harlow je napomenuo: “Ako možete da provjerite, zašto ne? Ako će to zatvoriti ove ljude “- što znači ljudi koji se bave pitanjem kvantnosti gravitacije -” to je sjajno “.
Dyson je napisao u elektronskoj pošti, nakon što je pročitao PRL dokumente, “Predloženi eksperiment je svakako od velikog interesa i vrijedan izvođenja sa stvarnim kvantnim sistemima.” Međutim, on je rekao da se način razmišljanja o kvantnim poljima razlikuje od njegovih. “Nije mi jasno da li će [eksperiment] rješiti pitanje da li postoji kvantna gravitacija.”, napisao je on. “Pitanje koje sam pitao, da li je jedan graviton vidljiv, je drugo pitanje i može se ispostaviti da ima drugačiji odgovor.”
Chiara Marletto, kvantni fizičar na Univerzitetu u Oksfordu, predložila je indirektan način da potvrdi da je gravitacija kvantna sila.
Zapravo, način na koji Bose, Marletto i njihovi koautori razmišljaju o kvantiziranoj gravitaciji potiče od toga kako je Bronstein to prvi put shvatio 1935. godine (Dyson je nazvao Bronsteinov rad “prelijep posao” koji on ranije nije vidio). , Bronstein je pokazao da slaba gravitacija koju proizvodi mala masa može biti aproksimirana Njutnovim zakonom gravitacije. (Ovo je sila koja djeluje između mikrodijamantskih superpozicija.) Prema Blencowe, prorađuni slabe kvantizovane gravitacije nisu razvijeni mnogo, uprkos činjenici da su fizički relevantniji od fizike crnih rupa ili Velikog praska. On se nada da će novi eksperimentalni predlog podstaći teoretičare da utvrde da li postoje neke suptilne korekcije njutonske aproksimacije koje bi budući tabletni eksperimenti mogli da saznaju.
Leonard Susskind, istaknuti kvantni gravitator i teoretičar na Univerzitetu Stanford, pokazao je vrijednost u izvođenju predloženog eksperimenta, jer “pruža osmatranje gravitacije u novom nizu masa i udaljenosti”. Međutim, on i drugi istraživači ističu da mikrodijamanti ne mogu otkriti bilo šta o punoj teoriji kvantne gravitacije ili prostora-vremena. On i njegove kolege žele da razumiju šta se dešava u centru crne rupe, i u trenutku Velikog praska.
Možda je jedan pokazatelj zašto je toliko teže da kvantizuje gravitaciju od svega ostalog da druge oblasti sila u prirodi pokazuju karakteristiku koja se zove “lokalitet”: kvantne čestice u jednom regionu polja (fotoni u elektromagnetnom polju, na primjer ) su “nezavisne od fizičkih subjekata u nekoj drugoj regiji prostora”, rekao je Mark Van Raamsdonk, kvantni teoretičar gravitacije na Univerzitetu u Britanskoj Kolumbiji. Ali “postoji barem puno teorijskih dokaza da to ne funkcioniše kao gravitacija”.
U najboljim modelima kvantne gravitacije (koji imaju geometriju prostor – vremena jednostavniju od onih u stvarnom univerzumu), nije moguće pretpostaviti da se tkanina svemirskog vremenskog razdvajanja dijeli na nezavisne 3-D komade, Van Raamsdonk rekao je. Umjesto toga, moderna teorija ukazuje na to da su osnovni, osnovni sastojci prostora “organizovani više na 2-D način.” Tkanina svemirskog vremena može biti poput holograma ili video igre: “Iako je slika trodimenzionalna , informacije se čuvaju u nekom dvodimenzionalnom računarskom čipu “, rekao je on. U tom slučaju, 3-D svijet je iluzoran u smislu da različiti dijelovi nisu sve to nezavisno. Na analogiji video igara, šaka bitova sačuvanih u 2-D čipu može kodirati globalne karakteristike svemira igre.
Razlika je važna kada pokušate da konstruišete kvantnu teoriju gravitacije. Uobičajeni pristup kvantizaciji nečega je identifikacija njegovih nezavisnih dijelova – čestica, recimo – i zatim primijeniti kvantnu mehaniku na njima. Ali ako ne identifikujete tačne sastojke, dobijate pogrešne jednačine. Direktno kvantiziranje trodimenzionalnog prostora, kako je Bronstein uradio, djeluje u izvesnoj mjeri zbog slabe gravitacije, ali metoda ne uspije kada je prostor-vrijeme visoko zakrivljeno.
Svjedočenje “osmeha” kvantne gravitacije pomoglo bi se motivaciji ovih apstraktnih linija razmišljanja, rekli su neki eksperti. Na kraju krajeva, čak i najznačajniji teorijski argumenti za postojanje kvantne gravitacije nemaju gravitaciju eksperimentalnih činjenica. Kada Van Raamsdonk objašnjava svoje istraživanje u kolokvijumu ili razgovoru, rekao je, obično mora da počne tako što kaže da gravitacija treba da se pomiri s kvantnom mehanikom, jer klasični prostorski vremenski opis ne uspeva sa crnim rupama i Velikim praskom i u mišljenju eksperimenti oko čestica koji se sudaraju pri nedopustivim visokim energijama.
Slika: Dvije neutronske zvijezde se sudaraju; rezultujući gravitacijski talas se prostire brzinom svetlosti. (Kredit: Nacionalna naučna fondacija / LIGO / Državni univerzitet Sonoma / A. Simonne)
Mrtve jezgre dvije zvijezde su se sudarile prije 130 miliona godina u dalekoj galaksiji. Sudar je bio toliko ekstreman da je izazvao bore u prostor-vremenu – gravitacioni talas. Taj gravitacioni talas i svjetlost od zvezdane eksplozije su putovali zajedno u kosmosu. Oni su stigli na Zemlju istovremeno u 6:41 sati istočno 17. avgusta 2017. godine.
Događaj je izazvao naslove širom svijeta kao zoru “multimessenger astronomije”. Astronomi su čekali generaciju za ovaj trenutak. Ali to je bila i prva direktna potvrda da gravitacija putuje brzinom svetlosti.
Brzina gravitacije
Svi znamo da svjetlost pokriva ograničenje brzine – otprilike 300 000 km u sekundi. Ništa ne putuke brže. Ali zašto bi gravitacija putovala istom brzinom?
To pitanje zahteva poznavanje opšte teorije relativitets Alberta Ajnštajna ili teoriju gravitacije – istu teoriju koja je prije 100 godina predvidjala gravitacione talase.
Ajnštajn je odbacio ideju Isaka Newtona o “apsolutnom vremenu”. Njutn je razmišljao o tome kako je vreme išlo na sve strane istovetnim tempom – bez obzira na to kako smo mi smrtnici to shvatili. Bilo je beskrajno. Tim razmišljanjem, jedna sekunda na Zemlji je jedna sekunda u blizini crne rupe (za koju nije znao da postoji).
Njutn je takođe smatrao da gravitacija deluje odmah. Udaljenost nije važna.
Sve je relativno
Ali onda je Ajnštajn pokazao da je vrijeme relativno. To se mijenja brzinom i prisustvom gravitacije. Jedna od posljedica toga je da ne možete imati istovremene akcije na daljinu. Dakle, informacije bilo koje vrste imaju ograničenu brzinu, bilo da je to foton – čestica koja nosi svjetlost – ili graviton, koji nosi silu gravitacije.
U relativnosti postoji ” brzina informacija”- maksimalna brzina kojom možete da šaljete informacije od jedne do druge tačke”, kaže fizičar Univerziteta u Viskonsinu i Milvokiju Jolien Creighton, stručnjak za opću relativnost i član LIGO tima koji je prvi primjetio gravitacione talase.
Creighton objašnjava da u elektromagnetizmu, kada protresete elektron, stvarate promjenu u električnom polju koja se prostire brzinom svjetlosti. Gravitacija radi na isti način. Protresite masu i promenu gravitacionog polja – gravitacioni talas – propagira sa istom brzinom.
“Dakle, činjenica da je brzina gravitacionih talasa jednaka brzini elektromagnetnih talasa je jednostavno zato što oboje putuju brzinom informacija.”, kaže Creighton.
Postoji i lak način da se ovo vidi. Zamislite da je Sunce sada nestalo. Zemlja se ne bi odmah pomjerala u svemir. Poslje osam minuta, Zemlja bi bila mračna i istovremeno se odgurnula po pravoj liniji.
Teoretski fizičar iz Holandije sa Univerziteta u Amsterdamu, Erik Verlinde tvrdi da gravitacija ne postoji, odnosno da sila gravitacije ne postoji, već da je to fenomen nastao iz zakona koji vladaju u mikroskopskom svijetu. Evo šta je rekao:
“Gravitacija je nešto šta smo svi iskusili. To nije nešto što ne postoji u našim životima. Međutim, mi želimo da znamo objašnjenje za gravitaciju, tj. odakle ona dolazi.
Newton je bio prvi koji je napisao teoriju gravitacije. On je s tom teorijom uspio da opiše zašto jabuke padaju i zašto Mjesec rotira oko Zemlje koristeći iste osnovne jednadžbe za gravitaciju. On je pretpostavio da sila gravitacije postoji i da ona djeluje na daljinu. Newton je smatrao da je to misteriozno i želio je da to objasni na bolji način.
Kasnije je došao Einstein koji je smatrao da su vrijeme i prostor jedna cijelina i da masa zakrivljuje prostor – vrijeme i u njima stvara udubljenja i kad neko tijelo naiđe u blizinu tih udubljena u prostor – vremenu, onda ono pada u njih. Problem s njegovim radom jest što se do sad nije uspjelo ga povezati s kvantnom mehanikom u jednu jedinstvenu teoriju. Već desecima godina se to pokušava uraditi, jedan od pokušaja je i teorija struna.
Međutim, ja sam u svom radu pretpostavio da gravitacija ne postoji i pokušao izvesti efekte njene pojavnosti iz zakona koji vladaju u mikroskopskom svijetu.
Sile koje vladaju u elementarnim česticama stvaraju iluziju postojanja gravitacije. U fizici elemntarnih čestica znamo da ne možemo u isto vrijeme tačno izmjeriti i poziciju i brzinu čestice.
Teorija gravitacije koju je Einstein razvio kad se primijeni na Crne rupe, onda uključuje i pojave iz termodinamike. Temperatura je srednja vrijednost brzine kretanja svih čestica. Gravitacija je slična temperaturi. Gravitacija je također usrednjena vrijednost osobina čestica. Kad imamo jednu sobu sa višim pritiskom i drugu sa nižim, onda znamo da će zrak prelaziti iz jedne u drugu.”, Erik Verlinde
