En ny tyngdkraftsteori kan förklara stjärnornas nyfikna rörelser i galaxer. Emergent gravitation, som den nya teorin kallas, förutsäger exakt samma avvikelse av rörelser som vanligtvis förklaras genom att åberopa mörk materia. Prof. Erik Verlinde, känd expert på strängteori vid University of Amsterdam och Delta Institute for Theoretical Physics, publicerade idag en ny forskningsartikel där han utökar sina banbrytande synpunkter på gravitationens natur.

År 2010, Erik Verlinde överraskade världen med en helt ny gravitationsteori. Enligt Verlinde, tyngdkraften är inte en grundläggande naturkraft, men ett framväxande fenomen. På samma sätt som temperaturen uppstår från rörelsen av mikroskopiska partiklar, tyngdkraften kommer från förändringarna av grundläggande informationsbitar, lagras i själva rymdtidens struktur.

Newtons lag från information

I sin artikel från 2010 (Om gravitationens ursprung och Newtons lagar), Verlinde visade hur Newtons berömda andra lag, som beskriver hur äpplen faller från träd och satelliter stannar i omloppsbana, kan härledas från dessa underliggande mikroskopiska byggstenar. Att förlänga sitt tidigare arbete och arbete utfört av andra, Verlinde visar nu hur man förstår det nyfikna beteendet hos stjärnor i galaxer utan att lägga till den förvirrande mörka materien.

Galaxernas yttre områden, som vårt eget Vintergatan, rotera mycket snabbare runt mitten än vad som kan redovisas av mängden vanlig materia som stjärnor, planeter och interstellära gaser. Något annat måste producera den nödvändiga mängden gravitationskraft, så föreslog fysiker existensen av mörk materia. Mörk materia verkar dominera vårt universum, omfattar mer än 80 procent av all materia. Hittills, de påstådda partiklarna i mörk materia har aldrig observerats, trots många ansträngningar att upptäcka dem.

Inget behov av mörk materia

Enligt Erik Verlinde, det finns ingen anledning att lägga till en mystisk partikel i mörk materia till teorin. I ett nytt papper, som dök upp idag på ArXiv -förtrycksservern, Verlinde visar hur hans gravitationsteori exakt förutspår de hastigheter med vilka stjärnorna roterar runt Vintergatans centrum, liksom stjärnornas rörelse inuti andra galaxer.

"Vi har bevis för att denna nya tyngdkraft faktiskt stämmer överens med observationerna, "säger Verlinde." I stor skala, det verkar, tyngdkraften beter sig inte som Einsteins teori förutsäger. "

Vid första ögonkastet, Verlindes teori presenterar funktioner som liknar modifierade gravitationsteorier som MOND (modifierad Newtonian Dynamics, Mordehai Milgrom (1983)). Dock, där MOND stämmer teorin för att matcha observationerna, Verlindes teori utgår från de första principerna. "En helt annan utgångspunkt, "enligt Verlinde.

Anpassning av den holografiska principen

En av ingredienserna i Verlindes teori är en anpassning av den holografiska principen, introducerad av hans lärare Gerard 't Hooft (Nobelpris 1999, Utrecht University) och Leonard Susskind (Stanford University). Enligt den holografiska principen, all information i hela universum kan beskrivas på en gigantisk imaginär sfär runt den. Verlinde visar nu att denna idé inte är helt korrekt - en del av informationen i vårt universum finns i rymden själv.

Denna extra information krävs för att beskriva den andra mörka komponenten i universum:Mörk energi, som antas vara ansvarig för den accelererade expansionen av universum. Undersöker effekterna av denna ytterligare information på vanligt material, Verlinde kommer till en fantastisk slutsats. Medan vanlig gravitation kan kodas med hjälp av informationen om den imaginära sfären runt universum, som han visade i sitt arbete 2010, resultatet av den extra informationen i större delen av rymden är en kraft som snyggt matchar den som tillskrivs mörk materia.

På randen av en vetenskaplig revolution

Tyngdkraften är i stort behov av nya tillvägagångssätt som den av Verlinde, eftersom det inte kombineras bra med kvantfysik. Båda teorierna, kronjuveler från 1900 -talets fysik, kan inte vara sant samtidigt. Problemen uppstår under extrema förhållanden:nära svarta hål, eller under Big Bang. Verlinde säger, "Många teoretiska fysiker som jag arbetar med en översyn av teorin, och några stora framsteg har gjorts. Vi kanske står på randen av en ny vetenskaplig revolution som radikalt kommer att förändra våra åsikter om själva rymdens natur, tid och tyngdkraft. "