Em um novo estudo publicado na Physical Review D , a Professora Ginestra Bianconi, Professora de Matemática Aplicada na Queen Mary University de Londres, propõe uma nova estrutura que pode revolucionar nossa compreensão da gravidade e sua relação com a mecânica quântica.

O estudo, intitulado "Gravidade da Entropia", apresenta uma nova abordagem que deriva a gravidade da entropia relativa quântica, preenchendo a lacuna entre duas das teorias mais fundamentais, mas aparentemente incompatíveis, da física: a mecânica quântica e a relatividade geral de Einstein.

Por décadas, os físicos têm lutado para reconciliar os princípios da mecânica quântica com os da relatividade geral. Enquanto a mecânica quântica governa o comportamento das partículas nas menores escalas, a relatividade geral descreve a força da gravidade em escalas cósmicas. Unificar essas duas estruturas tem sido um dos objetivos mais elusivos da ciência moderna.

O trabalho do Professor Bianconi oferece uma nova perspectiva ao tratar a métrica do espaço-tempo, um conceito-chave na relatividade geral, como um operador quântico. Esta abordagem inovadora usa a entropia relativa quântica, um conceito da teoria da informação quântica , para descrever a interação entre a geometria do espaço-tempo e a matéria.

O estudo introduz uma nova ação entrópica, que quantifica a diferença entre a métrica do espaço-tempo e a métrica induzida pelos campos de matéria.

Essa abordagem leva a equações de Einstein modificadas que, no regime de baixo acoplamento, ou seja, baixas energias e pequena curvatura, reduzem-se às equações clássicas da relatividade geral. No entanto, a teoria vai além, prevendo o surgimento de uma pequena constante cosmológica positiva — um valor que se alinha com observações experimentais da expansão acelerada do universo muito melhor do que para outras teorias pré-existentes.

Uma característica fundamental da teoria é a introdução do campo G, um campo auxiliar que atua como um multiplicador de Lagrange. O campo G não só desempenha um papel crucial nas equações modificadas da gravidade, mas também abre a porta para novas interpretações da matéria escura — uma substância misteriosa que compõe uma porção significativa da massa do universo, mas ainda não foi diretamente observada.

As implicações desta pesquisa são profundas. Ao vincular a gravidade à teoria da informação quântica, o estudo fornece um caminho potencial para uma teoria unificada da gravidade quântica. Além disso, o campo G pode oferecer novos insights sobre a natureza da matéria escura, um quebra-cabeça de longa data na cosmologia.

"Este trabalho propõe que a gravidade quântica tem uma origem entrópica e sugere que o campo G pode ser um candidato para a matéria escura", explica o Professor Bianconi. "Além disso, a constante cosmológica emergente prevista pelo nosso modelo pode ajudar a resolver a discrepância entre as previsões teóricas e as observações experimentais da expansão do universo."

Embora mais pesquisas sejam necessárias para explorar completamente as implicações dessa teoria, o estudo representa um passo significativo na busca pela compreensão da natureza fundamental do universo.

O trabalho do Professor Bianconi desafia a sabedoria convencional e abre novos caminhos empolgantes para exploração. Ao tratar o espaço-tempo como uma entidade quântica e alavancar o poder da entropia associado às métricas do espaço-tempo, esta pesquisa pode abrir caminho para uma compreensão mais profunda da gravidade, da mecânica quântica e do próprio cosmos.