Een nieuwe zwaartekrachttheorie zou de merkwaardige bewegingen van sterren in sterrenstelsels kunnen verklaren. Opkomende zwaartekracht, zoals de nieuwe theorie wordt genoemd, voorspelt exact dezelfde afwijking van bewegingen die gewoonlijk wordt verklaard door het oproepen van donkere materie. Prof. Erik Verlinde, gerenommeerd expert in snaartheorie aan de Universiteit van Amsterdam en het Delta Instituut voor Theoretische Fysica, publiceerde vandaag een nieuw onderzoeksartikel waarin hij zijn baanbrekende opvattingen over de aard van zwaartekracht uitbreidt.

In 2010, Erik Verlinde verraste de wereld met een compleet nieuwe zwaartekrachttheorie. Volgens Verlinde zwaartekracht is geen fundamentele natuurkracht, maar een opkomend fenomeen. Op dezelfde manier dat temperatuur ontstaat door de beweging van microscopisch kleine deeltjes, zwaartekracht komt voort uit de veranderingen van fundamentele stukjes informatie, opgeslagen in de structuur van de ruimtetijd.

Wet van Newton uit informatie

In zijn artikel uit 2010 (Over de oorsprong van zwaartekracht en de wetten van Newton), Verlinde liet zien hoe de beroemde tweede wet van Newton, die beschrijft hoe appels van bomen vallen en satellieten in een baan om de aarde blijven, kunnen worden afgeleid uit deze onderliggende microscopische bouwstenen. Uitbreiding van zijn eerdere werk en werk van anderen, Verlinde laat nu zien hoe je het merkwaardige gedrag van sterren in sterrenstelsels kunt begrijpen zonder de raadselachtige donkere materie toe te voegen.

De buitenste regionen van sterrenstelsels, zoals onze eigen Melkweg, veel sneller rond het centrum draaien dan kan worden verklaard door de hoeveelheid gewone materie zoals sterren, planeten en interstellaire gassen. Iets anders moet de vereiste hoeveelheid zwaartekracht produceren, dus stelden natuurkundigen het bestaan ​​van donkere materie voor. Donkere materie lijkt ons universum te domineren, die meer dan 80 procent van alle materie omvat. tot nu toe, de vermeende donkere materiedeeltjes zijn nooit waargenomen, ondanks vele pogingen om ze op te sporen.

Geen behoefte aan donkere materie

Volgens Erik Verlinde het is niet nodig om een ​​mysterieus donkere-materiedeeltje aan de theorie toe te voegen. In een nieuwe krant die vandaag verscheen op de ArXiv preprint-server, Verlinde laat zien hoe zijn zwaartekrachttheorie nauwkeurig de snelheden voorspelt waarmee de sterren rond het centrum van de Melkweg draaien, evenals de beweging van sterren in andere sterrenstelsels.

"We hebben bewijs dat deze nieuwe kijk op zwaartekracht eigenlijk overeenkomt met de waarnemingen, " zegt Verlinde. "Op grote schaal, het lijkt, zwaartekracht gedraagt ​​zich gewoon niet zoals de theorie van Einstein voorspelt."

Op het eerste gezicht, De theorie van Verlinde vertoont kenmerken die vergelijkbaar zijn met gewijzigde zwaartekrachttheorieën zoals MOND (modified Newtonian Dynamics, Mordehai Milgrom (1983)). Echter, waar MOND de theorie afstemt op de waarnemingen, De theorie van Verlinde gaat uit van de eerste principes. "Een heel ander uitgangspunt, ’ aldus Verlinde.

Het holografische principe aanpassen

Een van de ingrediënten in de theorie van Verlinde is een aanpassing van het holografische principe, ingeleid door zijn leermeester Gerard 't Hooft (Nobelprijs 1999, Universiteit Utrecht) en Leonard Susskind (Stanford University). Volgens het holografische principe, alle informatie in het hele universum kan worden beschreven op een gigantische denkbeeldige bol eromheen. Verlinde laat nu zien dat dit idee niet helemaal correct is:een deel van de informatie in ons universum bevindt zich in de ruimte zelf.

Deze extra informatie is nodig om die andere donkere component van het universum te beschrijven:donkere energie, waarvan wordt aangenomen dat het verantwoordelijk is voor de versnelde uitdijing van het universum. Onderzoek naar de effecten van deze aanvullende informatie op gewone materie, Verlinde komt tot een verbluffende conclusie. Terwijl gewone zwaartekracht kan worden gecodeerd met behulp van de informatie over de denkbeeldige bol rond het universum, zoals hij liet zien in zijn werk uit 2010, het resultaat van de aanvullende informatie in het grootste deel van de ruimte is een kracht die mooi overeenkomt met die die aan donkere materie wordt toegeschreven.

Op de rand van een wetenschappelijke revolutie

De zwaartekracht heeft dringend behoefte aan nieuwe benaderingen zoals die van Verlinde, omdat het niet goed combineert met de kwantumfysica. Beide theorieën, kroonjuwelen van de 20e-eeuwse natuurkunde, kan niet tegelijkertijd waar zijn. De problemen ontstaan ​​in extreme omstandigheden:in de buurt van zwarte gaten, of tijdens de oerknal. Verlinde zegt, "Veel theoretische natuurkundigen zoals ik werken aan een herziening van de theorie, en er zijn enkele belangrijke vorderingen gemaakt. We staan ​​misschien aan de vooravond van een nieuwe wetenschappelijke revolutie die onze kijk op de aard van de ruimte radicaal zal veranderen, tijd en zwaartekracht."