Evren neredeyse 14 milyar yıldır genişliyor ve bununla birlikte toplam entropisi, yani kaos ölçüsü de artıyor. Bu doğal görünüyor: Termodinamiğin ikinci yasası, izole bir sistemde entropinin azalmadığını belirtir. Ancak, Queen Mary University of London'dan fizikçi ve matematikçi Ginesra Bianconi'nin Physical Review D'de yayınlanan yeni çalışması, bu probleme taze bir bakış açısı sunuyor. Bianconi'nin "Entropiden Yerçekimi" (Gravity from Entropy - GfE) teorisine göre, hacim başına entropi düşebilir bile, bu da kozmik yapıların oluşumu için beklenmedik bir yol açar.
Bianconi'nin fikri, yerçekimini entropik bir eylemden türetmektir. O, uzay-zamanı ve maddeyi "gerçek uzay-zaman metriği" ile "madde tarafından indüklenen metrik" arasındaki farkın bir ölçüsü olan Geometrik Kuantum Göreli Entropi (Geometric Quantum Relative Entropy - GQRE) kullanarak eşit temelde ele alır. Yerçekimi burada temel bir kuvvet olarak değil, geometri ve madde arasındaki bilgi etkileşiminin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Düşük enerji ve küçük eğrilik sınırında, teori Einstein'ın klasik denklemlerine sorunsuz bir şekilde geçer, ancak önemli nüanslar ekler.
Yakın zamanda Bianconi ve meslektaşları bu modelin termodinamiğini derinlemesine incelediler. GfE çerçevesindeki evrenlerin termal bir tanımı kabul ettiğini gösterdiler: yerel olarak sıcaklıklar ve basınçlar ortaya çıkar ve bunlar termodinamiğin birinci yasasına uyar. Bu evrenlerin toplam entropisi zamanla azalmaz - ikinci yasayla tam bir uyum içinde. Bununla birlikte, hacim başına göreli entropi GQRE artmaz, bu göreli bir büyüklük için doğaldır. Ancak genişleyen Evrenin toplam hacmi artar ve bu, küresel entropi artışını yerel düzenin ortaya çıkmasıyla uzlaştırmayı sağlar: galaksiler, yıldızlar, karmaşık yapılar.
Erken Evreni hayal edin - sıcak, yoğun, neredeyse homojen. Genişledikçe, uzay gerilir, sıcaklık düşer. Klasik resimde, komovatif hacim başına entropi yaklaşık olarak sabit kalır (gazın adyabatik genişlemesinde olduğu gibi), ancak toplam entropi, yıldızların, kara deliklerin oluşumu, disipasyon gibi geri döndürülemez süreçler nedeniyle artar. Yeni teori, kütleçekimsel etkileşimin kendisinin entropik bir doğası olduğunu ekliyor. Bu, yardımcı bir G-alanına bağlı olarak kalan ve parametre ayarı olmaksızın evrenin hızlanan genişlemesini açıklamaya yardımcı olan dinamik bir etkili karanlık enerji terimi sağlar.
Teori hala genç ve nicemleme ve gözlemlerle karşılaştırma dahil olmak üzere daha fazla doğrulanması gerekiyor. Ancak şimdiden termodinamik, yerçekimi ve kozmoloji arasında zarif bir köprü sunuyor. Entropiyi sadece kaçınılmaz bir ısı ölümü yolu olarak görmek yerine, evrenin genel kaos artışı zemininde "kendi kendine organize olmasına" izin veren bir mekanizma olarak keşfediyoruz.
Bianconi'nin çalışması, bilginin, geometrinin ve fiziğin ne kadar derinden iç içe geçtiğini hatırlatıyor. Belki de bir gün, uzay-zamanın neden bu şekilde davrandığını ve Büyük Patlama'nın kaosundan gözlemlediğimiz karmaşıklığın nasıl doğduğunu entropi aracılığıyla anlayacağız. Bu, Einstein'ı çürüten bir devrim değil, eski sorulara yeni bir açıdan bakmayı davet eden fikirlerin doğal bir gelişimidir. Gökbilimciler uzak galaksileri incelerken, teorisyenler yerçekimini oluşturan o bilgi "tuğlalarını" aramaya devam ediyor.
