Einstein está finalmente se voltando para a mecânica quântica? A equipe de pesquisa redefine a energia para explicar os buracos negros

Einstein conhecia bem os desafios matemáticos. Ele lutou para definir energia de uma forma que reconhecesse tanto a lei da conservação da energia quanto a covariância, a característica essencial da relatividade geral em que as leis físicas são as mesmas para todos os observadores.

Uma equipe de pesquisa do Instituto Yukawa de Física Teórica da Universidade de Kyoto propôs uma nova abordagem para este problema de longa data, identificando energia para integrar o conceito incapaz de. Embora um grande esforço tenha sido feito para reconciliar a elegância da relatividade geral com a mecânica quântica, “a solução é surpreendentemente intuitiva”, disse o membro da equipe Shuichi Yokoyama.

As equações de campo de Einstein descrevem como Tema forma de energia Tempo livre E como a estrutura do espaço-tempo, por sua vez, move a matéria e a energia. No entanto, resolver esse conjunto de equações é muito difícil, como determinar o comportamento da carga associada ao tensor de energia-momento, o fator problemático que descreve massa e energia.

A equipe de pesquisa observou que a conservação de carga é semelhante à entropia, que pode ser descrita como uma medida do número de maneiras diferentes de organizar as partes de um sistema.

E há um problema: a entropia conservada desafia essa definição padrão.

A existência desta quantidade conservada contradiz um princípio da física fundamental conhecido como teorema de Noether, em que a conservação de qualquer quantidade em geral surge devido a algum tipo de simetria no sistema.

Surpreso que outros pesquisadores não tenham realmente aplicado esta nova definição do tensor de energia-momento, outro membro da equipe, Shinya Aoki, acrescenta que ele está “também intrigado que em um espaço-tempo geralmente curvo, uma quantidade conservada pode ser determinada mesmo sem simetria. ”

Na verdade, a equipe também aplicou esta nova abordagem para observar uma variedade de fenômenos cósmicos, como a expansão do universo e buracos negros. Enquanto os cálculos se encaixam bem com o comportamento atualmente aceito de entropia para um buraco negro de Schwarzschild, as equações mostram que a densidade do universo está concentrada na singularidade no centro do buraco negro, uma região onde o espaço-tempo se torna mal definido.

Os autores esperam que sua pesquisa estimule uma discussão mais profunda entre muitos cientistas, não apenas na teoria gravitacional, mas também na física básica.