Lực Entropy-Một xu hướng từ lực hấp dẫn

Lực hấp dẫn chính xác là cái gì? Mọi người đều chịu tác dụng của nó, nhưng để hiểu tại sao vũ trụ lại có lực hấp dẫn thì chẳng dễ dàng chút nào.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lực Entropy-Một xu hướng từ lực hấp dẫn Lực Entropy-Một xu hướng từ lực hấp dẫn Lực hấp dẫn chính xác là cái gì? Mọi người đều chịu tác dụng của nó, nhưng để hiểu tại sao vũ trụ lại có lực hấp dẫn thì chẳng dễ dàng chút nào.Mặc dù sự hấp dẫn đã được mô tả thành công với các định luật do IsaacNewton và sau này là Albert Einstein nghĩ ra, nhưng chúng ta vẫn không biếtnhững tính chất cơ bản của vũ trụ kết hợp với nhau như thế nào để tạo rahiện tượng đó Nay một nhà vật lí lí thuyết đang đề xuất một phương pháp hoàn toàn mớikhảo sát sự hấp dẫn. Erik Verlinde thuộc trường Đại học Amsterdam, Hà Lan, mộtnhà lí thuyết dây xuất sắc và được quốc tế trọng vọng, cho rằng lực hút hấp dẫn có thể là kết quả củacách thức thông tin về những đối tượng vật chất được tổ chức trong không gian.Nếu đúng như vậy, nó có thể mang lại lời giải thích cơ bản mà chúng ta đã tìm kiếmhàng thập kỉ qua. Verlinde đã đăng tải bài báo của ông lên máy chủ bản thảo vật lí hồi đầutháng này, và kể từ đó nhiều nhà vật lí đã hoan nghênh đề xuất đó là có triểnvọng Nhà vật lí lí thuyết đạt giải Nobel Gerald’t Hooft thuộc trường Đại họcUtrecht ở Hà Lan nhấn mạnh rằng ý tưởng đó cần phát triển, nhưng ông bị ấntượng trước cách tiếp cận của Verlinde. “[Không giống] nhiều nhà lí thuyết dây,Erik đang nhấn mạnh các khái niệm vật lí thật sự như khối lượng và lực, không chỉ là toán học hết sức trừu tượng”,ông nói. “Ý tưởng đó được ủng hộ từ quan điểm của tôi với tư cách một nhà vật lí”. Newton là người đầu tiên chỉ ra được sự hấp dẫn hoạt động như thế nàotrên quy mô lớn bằng cách xem nó là một lực giữa các vật.Einstein tinh chỉnh ý tưởng của Newton với lí thuyết tương đối rộng của ông.Ông chỉ ra rằng sự hấp dẫn được mô tả tốt hơn bằng cách thức một vật thể làmcong cơ cấu của vũ trụ. Chúng ta đều bị hút về phía Trái đất vì khối lượng của hànhtinh làm cong không-thời gian xung quanh. Nhưng câu chuyện không kết thúc ở đó. Dẫu cho Newton và Einstein đã cungcấp những cái nhìn xuất sắc, nhưng các định luật của họ chỉ là những mô tả toánhọc. “Họ giải thích lực hấp dẫn hoạt động như thế nào, nhưng không giải thích nócó nguồn gốc từ đâu”, Verlinde nói. Nền vật lí lí thuyết đã có một thời gian dai dẳngkết nối lực hấp dẫn với những lực cơ bản khác đã biết trong vũ trụ. Mô hình chuẩn,lâu nay là khuôn khổ tốt nhất của chúng ta nhằm mô tả thế giới hạ nguyên tử, baogộp lực điện từ và lực hạt nhân mạnh và yếu – nhưng không bao gộp được lực hấpdẫn. Nhiều nhà vật lí nghi ngờ nó sẽ không bao gộp được. Sự hấp dẫn hóa ra có lẽđược phân phát thông qua tác dụng của các hạt giả thiết gọi là graviton, nhưng chođến nay không có bằng chứng nào cho sự tồn tại của chúng. Tính rắc rối của sự hấpdẫn là một trong những nguyên nhân chính lí giải tại sao các lí thuyết như lí thuyếtdây và lí thuyết hấp dẫn lượng tử vòng đã được đề xuất trong những thập niên gầnđây. Công trình của Verlinde mang lại một cách thức khác nhìn vào vấnđề trên. “Hiện tôi bị thuyết phục rằng sự hấp dẫn là một hiện tượng phát sinh từcác tính chất cơ bản của không gian và thời gian”, ông nói. Để tìm hiểu cái Verlinde đang đề xuất, hãy xét khái niệm tính lỏng ở nước.Mỗi phân tử riêng lẻ không có tính lỏng, nhưng tập thể phân tử thì có. Tương tự,lực của sự hấp dẫn không phải là cái vốn hữu trong bản thân vật chất. Nó là mộttác dụng vật lí ngoài, phát sinh từ sự tác động qua lại của khối lượng, thời gian vàkhông gian, Verlinde nói. Quan điểm của ông về sự hấp dẫn là một “lực entropy”dựa trên nguyên lí thứ nhất của nhiệt động lực học – nhưng hoạt động bên trongmột mô tả kì lạ của không-thời gian gọi là holography [phương pháp ảnh giao thoanổi]. Holography trong vật lí lí thuyết tuân theo cùng những nguyên lí như ảnhnổi trên tờ giấy bạc [tiền], chúng là ảnh ba chiều chìm trong một bề mặt hai chiều.Khái niệm ấy trong vl được phát triển vào những năm 1970 bởi Stephen Hawkingtại trường Đại học Cambridge và Jacob Bekenstein tại trường Đại học HebrewJerusalem ở Israel, để mô tả các tính chất của lỗ đen. Công trình của họ đã dẫn đếnsự hiểu biết sâu sắc rằng một quả cầu giả thiết có thể lưu trữ mọi“bit” thông tin cần thiết về khối lượng bên trong. Trong thập niên 1990, tHooft và Leonard Susskind tại trường Đại học Stanford ở California đã đề xuấtrằng khuôn khổ này có thể áp dụng cho toàn bộ vũ trụ. “Nguy ên lí ảnh nổi” củahọ tỏ ra hữu dụng trong nhiều lí thuyết cơ bản. Verlinde sử dụng nguyên lí ảnh nổi này để xét cái đang xảy ra với một khốilượng nhỏ nằm cách một khoảng cách nhất định với một khối lượng lớn hơn, thídụ một ngôi sao hay một hành tinh. Di chuyển khối lượng nhỏ một chút, ông trìnhbày, có nghĩa là thay đổi nội dung thông tin, hay entropy, của một bề mặt ảnh nổigiả thiết giữa hai khối lượng. Sự thay đổi thông tin này liên hệ với một sự thayđổi năng lượng của hệ. ...