London Universitetinin Kraliça Meri tərəfindən

Andrew Zinin tərəfindən redaktə edilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kredit: Unsplash/CC0 İctimai Sahə

London Kraliça Meri Universitetinin riyaziyyatçısı professoru Ginestra Biankoninin yeni bir araşdırması müasir fizikanın ən dərin suallarından birinə yeni bir perspektiv təklif edir: Kainat termodinamikanın ikinci qanununa tabe olarkən necə getdikcə daha strukturlaşa və mürəkkəbləşə bilər?

Eynşteyn məşhur şəkildə “Termodinamikanın ikinci qanunu təbiət qanunları arasında unikal bir mövqe tutur” ifadəsini işlətmiş və bu, onun fizikanın ən fundamental prinsiplərindən biri olduğuna və onun devrilməsinin ehtimalının az olduğuna inandığını əks etdirmişdir. İkinci qanunda deyilir ki, təcrid olunmuş sistemin ümumi entropiyası zamanla artmağa meyllidir və bu prinsip tez-tez nizamsızlığın böyüməsi ilə əlaqələndirilir.

Bu, kosmologiyada uzun müddətdir davam edən bir tapmaca təqdim edir. İlk kainatın ümumiyyətlə aşağı entropiya vəziyyətində mövcud olduğuna və daha yüksək entropiya vəziyyətlərinə doğru inkişaf etdiyinə inanılır. Lakin kosmik tarix ərzində kainat qalaktikalar, ulduzlar, planetlər və nəticədə həyatın özü də daxil olmaqla getdikcə daha mürəkkəb strukturların yaranmasına səbəb olmuşdur. Bu cür nizamlı strukturların yaranmasını entropiyanın amansız artması ilə uzlaşdırmaq açıq bir problem olaraq qalır.

Bu yaxınlarda Physical Review D jurnalında dərc olunmuş məqaləsində professor Bianconi bu sualı statistik mexanika prinsiplərindən istifadə edərək fəza-zaman həndəsəsinin mikroskopik sərbəstlik dərəcələrindən cazibə qüvvəsini əldə edən kvant cazibə yanaşması olan Entropiyadan Cazibə (GfE) nəzəriyyəsi çərçivəsində araşdırır.

Bu tədqiqatda, Entropiya nəzəriyyəsindən Cazibə qüvvəsinin termodinamik xüsusiyyətlərini araşdıraraq, o, kainatın ümumi entropiyasının zamanla artdığı halda, vahid həcmə düşən entropiyanın zamanla azaldığını və lokal strukturların ortaya çıxması üçün yeni şərhlər buraxdığını göstərir.

Cazibə qüvvəsi ilə termodinamika arasındakı əlaqə, 1970-ci illərdə Ceykob Bekenşteyn və Stiven Hokinqin qara dəliklərin entropiyaya malik olduğunu və istilik şüalanması yaydığını müəyyən edən qabaqcıl işlərindən bəri məlumdur. Bu kəşflər fəza-zaman, informasiya və termodinamika arasında dərin bir əlaqə olduğunu göstərir.

Entropiyadan Cazibə Qüvvəsi (GfE), cazibə qüvvəsinin əsl fəza-zaman metrikası ilə maddə sahələri və əyrilik tərəfindən induksiya edilən metrik arasındakı informasiya-nəzəri gərginlikdən yarandığını irəli sürür. Cazibə qüvvəsinin bu yeni fiziki təfsiri, bu iki metrik arasında Kvant Həndəsi Nisbi Entropiyası (QGRE) ilə verilən GfE Laqranjında ​​əks olunur. GfE cazibə qüvvəsi tənlikləri aşağı enerjilər və kiçik əyrilik üçün ümumi nisbiliyə qədər azalır, lakin zəif limitdən kənara çıxaraq ondan yayınırlar. Maraqlıdır ki, zəif limitdən kənara çıxaraq, GfE tənlikləri nəzəriyyənin sınaqdan keçirilə bilən proqnozlarına səbəb ola biləcək dinamik qaranlıq enerji termininin ortaya çıxmasını əhatə edir.

Bu tədqiqat, Fridman-Robertson-Uolker kosmoloji fəza-zamanlarında GfE nəzəriyyəsinin termodinamik xüsusiyyətlərini araşdırır. Nəticələr göstərir ki, lokal həndəsi sərbəstlik dərəcələri termodinamikanın birinci qanununu ödəyir, burada yaranan dinamik qaranlıq enerji töhfəsi daxili enerji kimi şərh edilə bilər, Kvant Həndəsi Nisbi Entropiyası (QGRE) isə vahid həcmə düşən lokal entropiya kimi müəyyən edilə bilər. Bu çərçivədə effektiv temperatur və təzyiq kəmiyyətləri də təbii olaraq ortaya çıxır. Birlikdə, bu tapıntılar GfE nəzəriyyəsinin əsasını təşkil edən kvant vəziyyətinin daxili istilik təbiətinə malik ola biləcəyini göstərir.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Tədqiqat həmçinin fiziki metrikanın yaratdığı ölçü ilə müəyyən edilən yerli həcm elementinin fundamental rolunu vurğulayır. Kainat genişləndikcə bu həcm zamanla artır. GfE nəzəriyyəsi çərçivəsində bu genişlənmə ümumi entropiyanın artmasına səbəb olur, vahid həcmə düşən yerli QGRE isə zamanla azalır. Bu nəticə GfE nəzəriyyəsinin fərqli termodinamik davranışını ortaya qoyur.

Ümumilikdə, bu iş cazibə qüvvəsinin və fəza-zamanın daxili termodinamik və informasiya xarakteri daşıya biləcəyini irəli sürür. Bu, cazibə qüvvəsi, kvant nəzəriyyəsi və kainatda mürəkkəbliyin yaranması arasındakı dərin əlaqələri anlamaq üçün yeni imkanlar açır.

Müəlliflər hələ erkən nəzəri mərhələdə olsalar da, əsərin ümumi nisbilik nəzəriyyəsi, termodinamika, kvant mexanikası və kosmologiya arasındakı uzun müddətdir mövcud olan boşluqları aradan qaldırmağa kömək edə biləcəyini söyləyirlər. Beləliklə, “Bu əsər Entropiyadan qaynaqlanan cazibə qüvvəsi nəzəriyyəsinin termodinamikanın ikinci qanununu kainatımızda mürəkkəbliyin ortaya çıxması ilə uzlaşdırmaq kimi çətin məsələni necə həll edə biləcəyini ortaya qoyur. Bu nəticələr kosmoloji dönməzliyin əsaslarını, mürəkkəb strukturların və nəticədə həyatın fundamental cazibə dinamikası ilə uzlaşdırmaq kimi uzun müddətdir mövcud olan problemi araşdırmaq üçün yeni yollar aça bilər”, – deyə Bianconi bildirir.

Nəşr detalları

Ginestra Bianconi, Entropiya nəzəriyyəsindən cazibə qüvvəsinin termodinamikası, Fiziki İcmal D (2026). DOI: 10.1103/26kn-thgp

Jurnal məlumatları: Fiziki İcmal D 

Əsas anlayışlar

KosmologiyaQravitasiyaİnformasiya və kommunikasiya nəzəriyyəsiKvant statistik mexanikasıTermodinamikaAstronomik qara dəliklərKvant cazibə qüvvəsi

London Universitetinin Kraliça Meri tərəfindən təmin edilib