¿Einstein finalmente está recurriendo a la mecánica cuántica? El equipo de investigación redefine la energía para explicar los agujeros negros

Einstein no era ajeno a los desafíos matemáticos. Luchó por definir la energía de una manera que reconociera tanto la ley de conservación de la energía como la covarianza, la característica esencial de la relatividad general en la que las leyes físicas son las mismas para todos los observadores.

Un equipo de investigación del Instituto Yukawa de Física Teórica de la Universidad de Kyoto ha propuesto un nuevo enfoque a este problema de larga data identificando energía para integrar el concepto incapaz de. Aunque se ha realizado un gran esfuerzo para reconciliar la elegancia de la relatividad general con la mecánica cuántica, «la solución es sorprendentemente intuitiva», dice el miembro del equipo Shuichi Yokoyama.

Las ecuaciones de campo de Einstein describen cómo Tema forma de energía Tiempo libre Y cómo la estructura del espacio-tiempo a su vez mueve materia y energía. Sin embargo, resolver este conjunto de ecuaciones es muy difícil, como determinar el comportamiento de la carga asociada con el tensor de energía-momento, el factor problemático que describe la masa y la energía.

El equipo de investigación señaló que la conservación de la carga es similar a la entropía, que se puede describir como una medida del número de formas diferentes de organizar partes de un sistema.

Y hay un problema: la entropía conservada desafía esta definición estándar.

La existencia de esta cantidad conservada contradice un principio de la física fundamental conocido como teorema de Noether, en el que la conservación de cualquier cantidad en general surge debido a algún tipo de simetría en el sistema.

Sorprendido de que otros investigadores no hayan aplicado esta nueva definición del tensor de energía-momento, otro miembro del equipo, Shinya Aoki, agrega que «también está intrigado porque en el espacio-tiempo generalmente curvo, una cantidad conservada se puede determinar incluso sin simetría». »

De hecho, el equipo también aplicó este nuevo enfoque para observar una variedad de fenómenos cósmicos, como la expansión del universo y agujeros negros. Si bien los cálculos encajan bien con el comportamiento actualmente aceptado de la entropía para un agujero negro de Schwarzschild, las ecuaciones muestran que la densidad del universo se concentra en la singularidad en el centro del agujero negro, una región donde el espacio-tiempo se vuelve mal definido.

Los autores esperan que su investigación estimule una discusión más profunda entre muchos científicos no solo en teoría gravitacional sino también en física básica.