Einstein se tourne enfin vers la mécanique quantique ? Une équipe de recherche redéfinit l’énergie pour expliquer les trous noirs

Einstein n’était pas étranger aux défis mathématiques. Il a lutté pour définir l’énergie d’une manière qui reconnaisse à la fois la loi de conservation de l’énergie et la covariance, la caractéristique essentielle de la relativité générale dans laquelle les lois physiques sont les mêmes pour tous les observateurs.

Une équipe de recherche de l’Institut Yukawa de physique théorique de l’Université de Kyoto a proposé une nouvelle approche à ce problème de longue date en identifiant énergie intégrer le concept je ne peux pas. Bien que beaucoup d’efforts aient été déployés pour concilier l’élégance de la relativité générale avec la mécanique quantique, « la solution est incroyablement intuitive », déclare Shuichi Yokoyama, membre de l’équipe.

Les équations de champ d’Einstein décrivent comment Thème forme d’énergie Temps libre Et comment la structure de l’espace-temps déplace à son tour la matière et l’énergie. Cependant, la résolution de cet ensemble d’équations est très difficile, comme la détermination du comportement de la charge associée au tenseur énergie-impulsion, le facteur gênant décrivant la masse et l’énergie.

L’équipe de recherche a noté que la conservation de la charge est similaire à l’entropie, qui peut être décrite comme une mesure du nombre de façons différentes d’organiser les parties d’un système.

Et il y a un problème : l’entropie conservée défie cette définition standard.

L’existence de cette quantité conservée contredit un principe de physique fondamentale connu sous le nom de théorème de Noether, dans lequel la conservation de toute quantité en général résulte d’une sorte de symétrie dans le système.

Surpris que d’autres chercheurs n’aient pas réellement appliqué cette nouvelle définition du tenseur énergie-impulsion, un autre membre de l’équipe, Shinya Aoki, ajoute qu’il est « également intrigué par le fait que dans un espace-temps généralement incurvé, une quantité conservée peut être déterminée même sans symétrie.  »

En fait, l’équipe a également appliqué cette nouvelle approche pour observer une variété de phénomènes cosmiques, tels que l’expansion de l’univers et trous noirs. Alors que les calculs correspondent bien au comportement actuellement accepté de l’entropie pour un trou noir de Schwarzschild, les équations montrent que la densité de l’univers est concentrée à la singularité au centre du trou noir, une région où l’espace-temps devient mal défini.

Les auteurs espèrent que leurs recherches stimuleront une discussion plus approfondie parmi de nombreux scientifiques, non seulement en théorie de la gravitation, mais aussi en physique fondamentale.