Trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Physical Review D, Giáo sư Ginestra Bianconi, Giáo sư Toán ứng dụng tại Đại học Queen Mary, London, đề xuất một khuôn khổ mới có thể cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về lực hấp dẫn và mối quan hệ của nó với cơ học lượng tử.
Biểu đồ biểu diễn tác động hấp dẫn lượng tử entropy. Tác động đối với hấp dẫn được đưa ra bởi entropy tương đối lượng tử giữa metric của đa tạp và metric được tạo ra bởi trường vật chất và hình học. Tín dụng: Physical Review D (2025). DOI: 10.1103/PhysRevD.111.066001
Nghiên cứu mang tên "Lực hấp dẫn từ Entropy" giới thiệu một phương pháp mới có thể suy ra lực hấp dẫn từ entropy tương đối lượng tử, thu hẹp khoảng cách giữa hai lý thuyết cơ bản nhất nhưng dường như không tương thích trong vật lý: cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng của Einstein.
Thách thức của lực hấp dẫn lượng tử
Trong nhiều thập kỷ, các nhà vật lý đã đấu tranh để dung hòa các nguyên lý của cơ học lượng tử với các nguyên lý của thuyết tương đối rộng. Trong khi cơ học lượng tử chi phối hành vi của các hạt ở quy mô nhỏ nhất, thuyết tương đối rộng mô tả lực hấp dẫn ở quy mô vũ trụ. Việc thống nhất hai khuôn khổ này là một trong những mục tiêu khó nắm bắt nhất trong khoa học hiện đại.
Công trình của Giáo sư Bianconi đưa ra một góc nhìn mới mẻ bằng cách xử lý số liệu của không thời gian, một khái niệm chính trong thuyết tương đối rộng, như một toán tử lượng tử. Cách tiếp cận sáng tạo này sử dụng entropy tương đối lượng tử, một khái niệm từ lý thuyết thông tin lượng tử, để mô tả sự tương tác giữa hình học không thời gian và vật chất.
Vai trò của entropy và trường G
Nghiên cứu này giới thiệu một hành động entropy mới, định lượng sự khác biệt giữa phép đo không thời gian và phép đo do trường vật chất tạo ra.
Cách tiếp cận này dẫn đến các phương trình Einstein đã sửa đổi, trong chế độ liên kết thấp, tức là năng lượng thấp và độ cong nhỏ, giảm xuống các phương trình cổ điển của thuyết tương đối rộng. Tuy nhiên, lý thuyết này đi xa hơn, dự đoán sự xuất hiện của một hằng số vũ trụ học nhỏ, dương—một giá trị phù hợp với các quan sát thực nghiệm về sự giãn nở tăng tốc của vũ trụ tốt hơn nhiều so với các lý thuyết đã tồn tại trước đó.
Ý nghĩa rộng hơn và hướng đi trong tương lai
Ý nghĩa của nghiên cứu này rất sâu sắc. Bằng cách liên kết lực hấp dẫn với lý thuyết thông tin lượng tử, nghiên cứu này cung cấp một con đường tiềm năng dẫn đến một lý thuyết thống nhất về lực hấp dẫn lượng tử. Hơn nữa, trường G có thể cung cấp những hiểu biết mới về bản chất của vật chất tối, một câu đố lâu đời trong vũ trụ học.
"Nghiên cứu này đề xuất rằng lực hấp dẫn lượng tử có nguồn gốc entropy và cho rằng trường G có thể là ứng cử viên cho vật chất tối", Giáo sư Bianconi giải thích. "Ngoài ra, hằng số vũ trụ học mới nổi được mô hình của chúng tôi dự đoán có thể giúp giải quyết sự khác biệt giữa các dự đoán lý thuyết và quan sát thực nghiệm về sự giãn nở của vũ trụ".
Mặc dù cần có thêm nghiên cứu để khám phá đầy đủ ý nghĩa của lý thuyết này, nghiên cứu này đánh dấu một bước tiến đáng kể trong hành trình tìm hiểu bản chất cơ bản của vũ trụ.
Công trình của Giáo sư Bianconi thách thức trí tuệ thông thường và mở ra những con đường mới thú vị để khám phá. Bằng cách coi không thời gian là một thực thể lượng tử và tận dụng sức mạnh của entropy liên quan đến các phép đo không thời gian, nghiên cứu này có thể mở đường cho sự hiểu biết sâu sắc hơn về lực hấp dẫn, cơ học lượng tử và bản thân vũ trụ.
Một đặc điểm chính của lý thuyết này là sự ra đời của trường G, một trường phụ trợ đóng vai trò như một hệ số nhân Lagrangian. Trường G không chỉ đóng vai trò quan trọng trong các phương trình đã sửa đổi của lực hấp dẫn mà còn mở ra cánh cửa cho những cách giải thích mới về vật chất tối—một chất bí ẩn tạo nên một phần đáng kể khối lượng của vũ trụ nhưng vẫn chưa được quan sát trực tiếp.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
