Entropiczna teoria grawitacji

          Pogląd na temat grawitacji nadal pozostaje otwarty. Einstein zbudował model oddziaływania grawitacyjnego jako zakrzywienie przestrzeni. Ten model nie odpowiada na wszystkie pytania. Obecnie pojawiła się entropiczna teoria grawitacji bazująca na pojęciu entropii w powiązaniu z termodynamiką.

          W 2009 Erik Verlinde odsłonił model konceptualny, opisujący grawitację jako siłę entropiczną. 6 stycznia 2010 opublikował on przeddruk w 29-stronnicowej pracy, zatytułowanej Pochodzenie grawitacji i praw Newtona^[. Praca została opublikowana w Journal of High Energy Physics w kwietniu 2011 Odwracając logikę trwającą od 300 lat, argumentował, że grawitacja jest konsekwencją „informacji związanej z pozycją ciał materialnych”. Model ten łączy termodynamiczne podejście do grawitacji z zasadą holograficzną Gerardusa’t Hoofta. Oznacza ona, że grawitacja nie jest oddziaływaniem podstawowym, lecz zjawiskiem emergentnym, wynikającym ze statystycznego zachowania mikroskopijnych stopni swobody, zakodowanych na holograficznym ekranie. Publikacja wywołała szeroki odzew w środowisku naukowym. Andrew Strominger, teoretyk teorii strun z Harvardu, powiedział: „Niektórzy mówią, że to nie może być prawda, inni, że to prawda, a my już to wiemy − jest to prawdziwe i głębokie, prawdziwe i banalne.”

          Entropiczna grawitacja, w formie zaproponowanej przez Verlinde'a w jego oryginalnej publikacji, reprodukuje równania pola Einsteina, a w przybliżeniu newtonowskim odtwarza potencjał pola sił grawitacyjnych, 1/r². Ponieważ nie wprowadza żadnych nowych przewidywań, nie można jej sfalsyfikować obecnymi metodami eksperymentalnymi.

          Co więcej, entropicznej grawitacji w jej obecnej formie rzucono wiele wyzwań na gruncie formalnym. Matt Visser, profesor matematyki na University of Wellington, NZ, w „Conservative Entropic Forces” wykazał, że próby modelowania konserwatywnych sił w ogólnym przypadku newtonowskim (czyli arbitranych potencjałów i nieograniczonej ilości mas dyskretnych) prowadzi do niefizycznych wymagań dla potrzebnej entropii, i wprowadza nienaturalne liczby [temperature baths] o różnych temperaturach. Napisał:  Nie ma uzasadnionej wątpliwości co do fizycznej realności sił entropicznych, nie ma też wątpliwości, że klasyczna (i pół-klasyczna) ogólna teoria względności jest blisko związana z termodynamiką. Bazując na pracy Jacobsona, Thanu Padmanabhan oraz innych, istnieją dobre powody do przypuszczeń, że jest możliwa w termodynamiczna interpretacja w pełni relatywistycznych równań Einsteina. Czy szczególne propozycje Verlinde'a  są bliskie takiej fundamentalności - czas pokaże. Raczej barokowa konstrukcja, potrzebna do odtworzenia newtonowskiej grawitacji n-ciał, w wydaniu Verlinde'a, z pewnością wymaga zastanowienia.

          W kontekście wyprowadzenia równań Einsteina z perspektywy termodynamicznej, Tower Wang wykazał, że inkluzja zachowania energii i pędu, homogeniczności kosmologicznej oraz izotropii silnie ogranicza szeroką klasę modyfikacji potencjałów entropicznej grawitacji, z których niektórych używa się do uogólnienia entropicznej grawitacji poza pojedynczy przypadek entropicznego modelu równań Einsteina. Wang zastrzegł, że  Kolejną dziedziną krytyki entropicznej grawitacji jest łamanie przez nią koherencji kwantowej. Eksperymenty z ultra zimnymi neutronami w polu grawitacyjnym Ziemi pokazują, że neutrony leżą na poziomach dyskretnych, jak przewiduje równanie Schrödingera, według którego grawitacja ma być konserwatywnym polem potencjału, bez czynników dekoherencyjnych. Archil Kobakhidze twierdzi, że wyniki te obalają entropiczną grawitację.