Lidé zřejmě mají neodolatelný sklon hledat strukturu v chaosu, význam v nesmyslném hemžení a skryté symetrie v bezbřehé temnotě vesmíru. Za jedno takové odhalení bývá považována Bekensteinova hranice (Bekenstein bound), kterou počátkem osmdesátých let vytyčil izraelský teoretický fyzik Jacob Bekenstein. Jde o myšlenku, podle které nejsou entropie, informace a gravitace izolované, ale naopak do hloubky navzájem propojené.
Bekenstein přišel s radikálním nápadem, podle něhož entropie, dlouho považovaná za abstraktní míru neuspořádanosti, je vlastně kvantita ukotvená v časoprostoru. Podle Bekensteinovy hranice není entropie jakéhokoliv fyzického systému bezbřehá, ale je omezená jeho energií a nejmenším prostorem ve tvaru kulovité plochy, sféry, do něhož se vejde.
Bekenstein tehdy rozčeřil vodu. Fyzici dodnes na Bekensteinově hranici pracují a snaží se z ní vytěžit víc. Teoretičtí fyzici kvantové gravitace Ahmed Farag Ali z americké Essex County College a Aneta Wojnar z Complutense University of Madrid se snaží zobecnit Bekensteinovu hranici a zvolili přístup, kdy přeformulovali celkovou energii jako relativistickou hmotu. Využili toho, že ve fyzice černých děr je hmota těsně spjatá se Schwarzschildovým poloměrem a nahradili hmotu odpovídajícím gravitační poloměrem.
Namísto entropie chápané v souvislosti s nejmenší sférou obklopující dotyčný systém autoři studie dospěli k toroidální struktuře, jejíž vnitřní poloměr je Schwarzschildovým poloměrem a vnější poloměr odpovídá Bekensteinově nejmenší sféře. Přiznávají, že je inspirovalo to, co pozorujeme ve vesmíru. Vesmír, jak se zdá, nemá zálibu v perfektních sférách. Namísto toho, podle Aliho a Wojnarové, má vesmír raději spirály, víry a toroidní toky. Ostatně i DNA je dvojitá šroubovice, jak argumentuje Ali.
Toroidální formulace entropie by mohla mít zásadní vliv na kvantovou mechaniku. Jde o to, že vlastně mění Heisenbergův princip neurčitosti na strukturu. Zdánlivá hemživá náhodnost kvantové mechaniky je podle této představy projevem uspořádanosti. Také z toho plyne, že prostor a čas nejsou kontinuální způsobem, jak si obvykle představujeme, ale podléhají toroidálním omezením (toroidal constraints).
Ali s Wojnarovou jsou přesvědčeni, že vliv toroidální entropie sahá daleko za hranice fyziky kvantové gravitace. Objevuje se v toroidálním pohybu hurikánů, zakřivení mořských vln, v uspořádání elektromagnetických polí nebo třeba ve struktuře subatomárních interakcí. Podle nich je ve spirále cosi univerzálního, co tkví ve způsobu, jak se vyvíjí energie, hmota a prostor.
Podle Aliho nabízí toroidální entropie mimo jiné i zajímavé řešení problému s kosmologickou konstantou. Těch problémů je víc, Ali má na mysli Vacuum catastrophe, tragikomický rozdíl mezi předpovědí energie vakua z kvantové teorie pole a pozorovanou hodnotou této energie, který činí asi 50 až 120 řádů. Pokud se totiž začlení toroidální hranice entropie do výpočtů energie vakua, šílený rozpor zmizí. To naznačuje, že by energie vakua vesmíru mohla souviset s toroidální strukturou, což by změnilo chápání temné energie. Takže, otázka zní – miluje vesmír spirály?
Video: A solution for Cosmological Constant problem
Video: Stars in Modified Gravity - Dr. Aneta Wojnar
Video: Meet Our Scientists - Ahmed Farag Ali
Literatura
Nová teorie entropické gravitace úspěšně prošla prvním testem
Autor: Stanislav Mihulka (03.01.2017)
Hubbleův rozpor – jak rychle se vesmír rozpíná?
Autor: Dagmar Gregorová (09.12.2023)
Schrödingerova kočka a Maxwellův démon si nejdou navzájem po krku
Autor: Stanislav Mihulka (08.02.2025)
Je rozpor v různém určení Hubblovy konstanty okno k exotické fyzice?
Autor: Vladimír Wagner (05.03.2025)
Gravitace z entropie? Radikální přístup smiřuje kvanta a relativitu
Autor: Stanislav Mihulka (06.03.2025)
Diskuze:
Archimedova spirála
Petr Matuška,2025-03-24 09:10:24
Moderní kosmologii moc nerozumím, je založena na řešení složitých soustav diferenciálních rovnic a bez výkonných počítačů se výsledku nedobereme. A testování modelů vesmíru probíhá na superpočítačích a tam to už pro laiky vůbec není. Takže interpretaci výsledků matematických modelů sleduji jen v v podobě, jaká je publikovaná na populárních fórech typu OSEL.
Tvar Archimedovy (exponenciální) spirály ulit plžů souvisí s exponenciálním průběhem většiny dějů v přírodě. Prostě konstantní relativní přírůstek každý rok. Např. první rok 10g, druhý 15g, třetí 22,5g, čtvrtý 34g atd.. U stromů je to lineární přírůstek průměru kmene ( = stejný násobek příčného průřezu kmene). I optimální zakřivení ostří kosy je Archimédova spirála. Protože zaručuje stejnou vynaloženou sílu v celém průběhu jednoho záběru.
Re: Pozor, špirál je viac druhov
Jaroslav Knebl,2025-03-24 20:51:21
Váš detailný popis mi od oka pasuje na logaritmickú špirálu, zrejme nazývanú aj exponenciálnou (asi lebo možno vyjadriť polomer ako exponenciálu uhla, ale tiež opačne uhol ako logaritmus polomeru).
Tzn. Archimedova špirála skoro určite nie je to, čo Ste chceli. I keď moje znalosti o nej asi tiež neboli úplne presné, poznal som ju iba podľa konštrukcie ako spojitého prepojenia na striedačku z dvoch postupností sústredných polkruhov od dvoch pevných stredov. Čo teda by malo myslím dávať niečo trošku iné než polárny predpis r=aφ podľa Wiki. I keď príznačnú vlastnosť konštantnej medzery medzi susednými oblúkmi po celej dĺžke špirály majú oba predpisy zdá sa rovnakú (rozdiel asi môže hrať tvar "jadra", na ktoré sa špirála nabaľuje).
Rozpad představ o vesmíru s topologií S3
Tomáš Hofman,2025-03-24 01:35:43
V té souvislosti mi okamžitě naskočila již starší studie, která tvrdí, že podle provedených simulací charakter reliktního záření nejlépe fituje na vesmír, který má toroidní topologii (https://www.osel.cz/3645-je-vesmir-jako-fotbalovy-mic-nebo-duse-od-kola.html) a opět tak spolu s těžko vysvětlitelnou statistickou anomálii ve preferovaném směru rotace galaxií v ranném vesmiru přitakává hypotéze černoděrového vesmíru, kterou prosazuje např. Nikodem Poplawski. Zdá se, že hegemonie představ o vesmíru s topologií S3, se začíná pozvolna rozpadat.
Jedna lastovička ešte leto nerobí (ok, možno dve-tri..)
Jaroslav Knebl,2025-03-24 21:20:45
Tiež som čosi začul, k tomu článku z 2008 sa čochvíľa ešte len dočítam. Ale s pozvoľným rozpadaním S³ topológie myslím trošku dramatizujete. V spoločnosti založenej na dezinformáciach skoro určite nestačí k prikloneniu sa k novému konceptu jediná nová súvislosť, to by teda dopadlo faaakt že silnou mentálnou promiskuitou.
Aby som si vo svojom obraze sveta ten dielik puzzle vymenil, bude to chcieť ešte viac naň pasujúcich hrán. Ergo jeden nový koncept za cenu jednej novej súvislosti býva spravidla technika šarlatánov a manipulátorov, skutočná pravda vykazuje množstvo súvislostí rastúce v lepšom pomere ku množstvu pridávaných faktov (napr. v prípade toho puzzle aspoň ~ 2:1). Osobne zatiaľ príliš nevidím dôvod komplikovať si predstavu sveta komplikovanejšou topológiou len kvôli pár simuláciam reliktného žiarenia, ktoré navyše som ani sám nerobil, ani neviem, či urobili správne. Teda pokiaľ neviete ešte o ďalších poukazoch k toroidnej štruktúre..
Mal som síce raz aj jednu halucináciu s "torus"-om, ale toto to nebolo, a okrem toho tá halucinácia sa mi nezdá, ohľadom nej svojmu podvedomiu príliš neverím, zatiaľ..
Re: Jedna lastovička ešte leto nerobí (ok, možno dve-tri..)
Tomáš Hofman,2025-03-25 17:16:55
Těch, dílků co do sebe zapadají právě tímto způsobem je ale víc, byť přímý důkaz je zatím jen ta anomální statistika rotace mladých galaxií, mimochodem předvídaná právě Poplawskim).
Tak například: neznáme žádnou statickou černou díru, všechny které známe jsou rotující. Od Kerra víme, že tvar "singularity" (já vím, že je to matematický pojem, ale časem nám tak nějak zfyzikálněl) u rotujících černých děr je prstenec. Prstenec je sice dvoj-, nikoliv trojrozměrný objekt, nicméně tak či onak je to základní tvar kterým je definován i ten toroid (BTW: průměr toho prstence je dán rychlostí rotace ČD, čili z toho reliktního záření dokonce dokážeme odvodit jak rychle "naše" černá díra rotuje ;).
Dále: "singularity" se v popisu prostoročasu vyskytují pouze na dvou místech: na začátku vesmíru a uvnitř černých děr. Jasně není to moc silný argument, ale je to vodítko.
Dále: hypotéza černoděrového vesmíru umí velmi elegantně vysvětlit temnou energii, neboť každá černá díra roste (samozřejmě pokud do ní něco padá). Prý teda umí vysvětlit i temnou hmotu, ale tohle jsem nikdy nepobral :)
Dále: tato hypotéza umí vysvětlit inflaci raného vesmíru.
A konečně: snadno se tím vysvětlí i to, kde se vzal Velký třesk a podmínky pro něj. A jako bonus dostaneme přesný popis toho, co je uvnitř černých děr :D
Potíž této hypotézy je poměrně obtížná falzifikovatelnost, nicméně stejným problémem trpí kterákoliv jiná hypotéza kosmogeneze.
Jestli bych si na něco vsadil, tak na to, že tohle je ta příští velká věc v kosmologii. Ale samozřejmě, si rád poslechnu (a zamyslím se) i nějakou jinou hypotézu, která by tohle všechno uměla vysvětlit a při tom byla pravděpodobnější, nebo alespoň méně bláznivá.
Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
