Gravitasi dari Entropi: Bagaimana Kekacauan Membantu Memahami Ekspansi Alam Semesta

Penulis: Uliana S

Gravitasi dari Entropi: Bagaimana Kekacauan Membantu Memahami Ekspansi Alam Semesta-1
Gambar ini dibuat dengan bantuan AI.

Alam semesta telah mengembang selama hampir 14 miliar tahun, dan bersamaan dengan itu, entropi totalnya—ukuran kekacauan—juga bertambah. Ini tampak wajar: hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa entropi dalam sistem terisolasi tidak berkurang. Namun, dalam karya baru yang diterbitkan di Physical Review D, fisikawan dan matematikawan Ginestera Bianconi dari Queen Mary University of London menawarkan perspektif baru tentang masalah ini. Menurut teori "Gravity from Entropy" (GfE) miliknya, entropi per satuan volume bahkan dapat menurun, membuka jalan tak terduga bagi kemunculan struktur kosmik.

Ide Bianconi adalah menurunkan gravitasi dari aksi entropik. Ia memandang ruang-waktu dan materi secara setara, menggunakan Geometric Quantum Relative Entropy (GQRE). Ini adalah ukuran perbedaan antara metrik ruang-waktu aktual dan "metrik yang diinduksi oleh materi". Gravitasi di sini muncul bukan sebagai gaya fundamental, tetapi sebagai konsekuensi dari interaksi informasional antara geometri dan materi. Dalam batas energi rendah dan kelengkungan kecil, teori ini bertransisi dengan mulus ke persamaan Einstein klasik, tetapi menambahkan nuansa penting.

Baru-baru ini, Bianconi dan rekan-rekannya mendalami termodinamika model ini. Mereka menunjukkan bahwa alam semesta dalam kerangka GfE mengizinkan deskripsi termal: suhu dan tekanan muncul secara lokal, mematuhi hukum pertama termodinamika. Entropi total alam semesta tersebut tidak berkurang seiring waktu—sepenuhnya sesuai dengan hukum kedua. Sementara itu, entropi relatif GQRE per satuan volume tidak meningkat, yang wajar untuk kuantitas relatif. Namun, volume total alam semesta yang mengembang meningkat, dan ini memungkinkan rekonsiliasi antara peningkatan entropi global dengan kemunculan tatanan lokal: galaksi, bintang, struktur kompleks.

Bayangkan alam semesta awal—panas, padat, hampir homogen. Seiring ekspansi, ruang meregang, suhu turun. Dalam gambaran klasik, entropi per volume komoving tetap kira-kira konstan (seperti pada ekspansi adiabatik gas), tetapi entropi total meningkat karena proses ireversibel: pembentukan bintang, lubang hitam, disipasi. Teori baru menambahkan bahwa interaksi gravitasi itu sendiri bersifat entropik. Ini memberikan suku energi gelap efektif yang dinamis, yang bergantung pada G-field pembantu dan tetap positif, membantu menjelaskan ekspansi alam semesta yang dipercepat tanpa penyesuaian parameter.

Teori ini masih muda dan memerlukan verifikasi lebih lanjut, termasuk kuantisasi dan perbandingan dengan pengamatan. Namun, teori ini sudah menawarkan jembatan yang elegan antara termodinamika, gravitasi, dan kosmologi. Alih-alih melihat entropi hanya sebagai jalan tak terhindarkan menuju kematian termal, kita menemukan di dalamnya mekanisme yang memungkinkan alam semesta "mengatur dirinya sendiri" di tengah peningkatan kekacauan secara umum.

Karya Bianconi mengingatkan betapa eratnya informasi, geometri, dan fisika saling terkait. Mungkin melalui entropi kita suatu hari nanti akan memahami mengapa ruang-waktu berperilaku seperti ini dan bukan sebaliknya, dan bagaimana kompleksitas yang kita amati lahir dari kekacauan Big Bang. Ini bukanlah revolusi yang menyangkal Einstein, melainkan perkembangan alami dari ide-ide yang mengundang kita untuk melihat pertanyaan lama dari sudut pandang baru. Dan sementara para astronom mempelajari galaksi-galaksi jauh, para ahli teori terus mencari "blok bangunan" informasi yang membentuk gravitasi.

10 Tampilan

Baca lebih banyak artikel tentang topik ini:

Apakah Anda menemukan kesalahan atau ketidakakuratan?Kami akan mempertimbangkan komentar Anda sesegera mungkin.