L’entropia potrebbe nascondere il segreto dell’unificazione tra relatività generale e meccanica quantistica. Un’ipotesi rivoluzionaria suggerisce che il disordine stesso sia il fondamento della gravità, aprendo nuove prospettive nella ricerca della tanto attesa gravità quantistica.
La relatività e la meccanica quantistica: due mondi incompatibili
La relatività generale, formulata da Albert Einstein, è la miglior descrizione della gravità e ha superato con successo ogni test sperimentale. Dall’altro lato, la meccanica quantistica governa le altre tre forze fondamentali – forza elettromagnetica, forza nucleare forte e forza nucleare debole – con una precisione senza precedenti. Tuttavia, quando si tenta di combinare queste due teorie, emergono profonde contraddizioni matematiche.
Da decenni, i fisici cercano una teoria che possa conciliare la relatività con la fisica quantistica. Ora, la Professoressa Ginestra Bianconi, della Queen Mary University di Londra, propone un nuovo approccio basato sul concetto di entropia.
Entropia: la chiave per comprendere la gravità?
L’entropia è un concetto centrale della termodinamica ed è associata al grado di disordine di un sistema. In un universo isolato, questa grandezza tende sempre ad aumentare. Ma l’entropia ha anche un profondo legame con l’informazione, un aspetto cruciale nella teoria dell’informazione quantistica. Ed è proprio in quest’ultimo ambito che questa nuova teoria cerca di gettare un ponte tra relatività e meccanica quantistica.
Lo studio introduce il concetto di entropia relativa quantistica per descrivere l’interazione tra la geometria dello spaziotempo e la materia. Nell’interpretazione classica, la materia curva lo spaziotempo, che viene spesso rappresentato come una griglia deformata dalla presenza di masse. Tuttavia, secondo questa nuova visione, l’effetto della massa non dipende solo dalla metrica dello spaziotempo, ma anche da una seconda metrica entropica, indipendente dallo spaziotempo stesso.
Un nuovo approccio alla gravità e alla materia oscura
La connessione tra la geometria dello spaziotempo e il nuovo campo di materia “geometrico” è regolata da un’azione entropica. Sebbene questa teoria possa sembrare ancora più complessa della relatività generale, in condizioni di bassa energia le sue equazioni si riducono esattamente a quelle della relatività di Einstein, spiegando con successo gli effetti gravitazionali noti.
Ma la teoria non si limita a descrivere la gravità. Potrebbe fornire una spiegazione per due dei più grandi misteri della cosmologia moderna: l’energia oscura e la materia oscura.
Secondo i modelli proposti, la teoria prevede la nascita di una piccola costante cosmologica positiva, una caratteristica compatibile con le teorie sull’energia oscura, responsabile dell’espansione accelerata dell’universo. Inoltre, il nuovo quadro teorico introduce un’entità chiamata campo G, che modifica la gravità in modo tale da poter essere un candidato per la materia oscura.
L’esistenza della materia oscura è ipotizzata per spiegare il movimento delle galassie, che sembrano essere influenzate da una massa invisibile. Tuttavia, se questa teoria fosse corretta, potrebbe non esserci bisogno di postulare una nuova forma di materia: potrebbe essere la gravità stessa a comportarsi diversamente da come finora abbiamo creduto.
Una nuova prospettiva sulla gravità quantistica
“Questo lavoro propone che la gravità quantistica abbia un’origine entropica e suggerisce che il campo G possa essere un candidato per la materia oscura“, spiega la Professoressa Bianconi. “Inoltre, la costante cosmologica emergente prevista dal nostro modello potrebbe aiutare a risolvere la discrepanza tra le previsioni teoriche e le osservazioni sperimentali dell’espansione dell’universo“.
Questa teoria innovativa è stata pubblicata sulla rivista scientifica Physical Review D, aprendo nuove strade nella ricerca della teoria del tutto.
