Není to ani dva měsíce, co jsme na OSLU představili novou teorii entropické (nebo také emergentní) gravitace, anglicky entropic (emergent) gravity. Objevila se v roce 2010 a stojí za ní nizozemský odborník na teorie strun Erik Verlinde z Amsterdamské univerzity a Delta institutu teoretické fyziky. Velmi stručně řečeno, jde o teorii, která popisuje gravitaci nikoliv jako jednu z fundamentálních sil, ale coby entropickou sílu, která se vynořuje v důsledku kvantového provázání, entanglementu, nepatrných kousků informace vetknutých do časoprostoru.

Verlinde vychází z teorií strun, fyziky černých děr a kvantové teorie informace. Entropická gravitace je podle něj v souladu s pozorováními klasické Newtonovy gravitace a rovněž s Einsteinovou obecnou relativitou. Velkou pozornost si získala tím, že vysvětluje rotační křivky galaxií, aniž by k tomu potřebovala temnou hmotu. V době vysilujícího a stále marného pátrání po temné hmotě to zní nejednomu fyzikovi jako rajská hudba. Nedávno navíc entropická gravitace významně zvýšila svou věrohodnost. Úspěšně totiž prošla prvním pořádným testem.
Životaschopnost entropické gravitace se svými kolegy prověřila Margot Brouwer z nizozemské Leidenské observatoře. Použili k tomu efekt gravitačního čočkování. Brouwerová s kolegy měřili rozložení gravitace kolem více než 33 tisíc galaxií a své výsledky porovnali s Verlindeho předpověďmi. Nakonec to pro entropickou gravitaci dopadlo skvěle. Podle týmu Brouwerové jsou výsledky měření rozložení gravitace v dobrém souladu s Verlindeho teorií. Studii Brouwerové a spol. zveřejnil známý britský časopis Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Efekt gravitační čočky vzniká tak, že gravitace ohýbá dráhu světelných paprsků. Gravitace galaxií je mohutná, takže jejich gravitační čočky můžeme za příznivých okolností pozorovat jako zkreslení obrazu vesmíru za dotyčnou galaxií. Z gravitačních čoček galaxií lze odvodit, jaké je kolem nich rozložení gravitace. Astronomové to pochopitelně už dlouho dělají, a zjistili, že ve vzdálenostech kolem galaxií, které odpovídají až stovkám násobků poloměru galaxie, se zdá být gravitace mnohem silnější, nežli by měla být podle výpočtů odvozených z obecné relativity.

Einsteinovský pohled na gravitaci funguje jedině tehdy, když do vesmíru přidáme temnou hmotu. Potíž je v tom, že zatím nikdo žádnou temnou hmotu nenašel.
Verlinde vysvětluje gravitaci úplně jinak než Einstein. A nabízí předpověď, jak mnoho gravitace bychom měli pozorovat kolem galaxií, aniž bychom zaváděli nějakou neviditelnou hmotu. Brouwerová s kolegy zmapovala rozložení gravitace kolem celkem 33 613 galaxií a sedí to přesně podle Verlindeho předpovědi. Jsme svědky konce temné hmoty? To by bylo zatím velmi předčasné. Entropická gravitace totiž není úplně dokonalá. V současné podobě funguje jenom v izolovaných, sférických a statických systémech, což se našemu vesmíru zrovna moc nepodobá. Rovněž je nutné bez obalu přiznat, že existuje hodně dalších pozorování z vesmíru, která operují s neviditelnou hmotou a Verlindeho entropická gravitace si s nimi neví rady. Takže temná hmota je stále ve hře. Podle Brouwerové je teď otázkou, jak se bude teorie entropické gravitace dál vyvíjet. A jak si povede v mnoha dalších testech, které nepochybně přijdou. Prozatím prý ale entropická gravitace vypadá docela zajímavě.

Video:  Verlindes new theory first tested with weak gravitational lensing


Literatura
Netherlands Research School for Astronomy 12. 12. 206, MNRAS online 11. 12. 2016, Wikipedia (Entropic gravity).