Liệu hấp dẫn chỉ đơn giản là hiện tượng entropy tăng lên? Giả thuyết lâu năm lại được chú ý trở lại
(quantamagazine.org)- Mô hình mới của nhóm Daniel Carney xem hấp dẫn không phải là một lực cơ bản mà là hiệu ứng tập thể phát sinh từ sự gia tăng entropy, nên được chú ý vì mở ra một khe hở có thể kiểm chứng trong các thảo luận về hấp dẫn lượng tử
- Cách tiếp cận này cho rằng các thành phần vi mô vô hình tương tác với khối lượng một cách ngẫu nhiên, và hiệu ứng trung bình của chúng biểu hiện thành các hiện tượng hấp dẫn quen thuộc như quỹ đạo của Trái Đất
- Hai mô hình tái hiện được dạng tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách của hấp dẫn Newton thông qua mạng qubit và các qubit không có vị trí cố định, nhưng chính Carney cũng nhấn mạnh rằng chúng gần với chứng minh nguyên lý hơn là mô hình vũ trụ thực tế
- Những người hoài nghi chỉ trích rằng mô hình này không xử lý được độ cong không-thời gian của thuyết tương đối rộng, tính chất đặc biệt của rơi tự do, hay các vùng hấp dẫn mạnh như lỗ đen
- Các thí nghiệm tìm dao động thống kê trong trường hấp dẫn yếu hoặc sự sụp đổ hàm sóng do chồng chập lượng tử của các vật có khối lượng có thể trở thành nơi thử nghiệm thực chất cho giả thuyết này
Nỗ lực lâu đời nhằm xem hấp dẫn là hiệu ứng tập thể
- Sau khi công bố định luật vạn vật hấp dẫn năm 1687, Newton vẫn không hoàn toàn hài lòng với việc hai vật có thể hút nhau từ xa bằng cách nào
- Khi đó đã có những mô hình cơ học cho rằng hấp dẫn không phải là lực hút mà là hiệu ứng đẩy
- Các hạt vô hình va vào vật thể từ mọi hướng, và giữa hai vật thì do hiệu ứng hấp thụ hạt, lực tổng hợp sẽ xuất hiện theo hướng làm chúng xích lại gần nhau
- Những lý thuyết này không thành công, và Einstein đã đưa ra thuyết tương đối rộng, giải thích hấp dẫn là sự biến dạng của không gian và thời gian
- Tuy vậy, thuyết tương đối rộng cũng khó có thể xem là lý thuyết cuối cùng, nên các nỗ lực hiểu hấp dẫn như kết quả của hành vi tập thể ở quy mô vi mô vẫn tiếp tục
Ý tưởng cơ bản của hấp dẫn entropy
- Nhóm tại Lawrence Berkeley National Laboratory do Carney dẫn dắt đã đề xuất trong bài báo mới đầu năm nay một cách tiếp cận gần với phiên bản hiện đại của mô hình cơ học kiểu thế kỷ 17
- Giả định cốt lõi là một “khí” hoặc “hệ nhiệt” vô hình tương tác ngẫu nhiên với khối lượng, và về trung bình tạo ra các hiện tượng hấp dẫn quen thuộc như Trái Đất quay quanh Mặt Trời
- Cách tiếp cận này được gọi là hấp dẫn entropy (entropic gravity), diễn giải lớp vật lý sâu hơn bằng vật lý của nhiệt
- Sự rung động và trộn lẫn ngẫu nhiên của các hạt chi phối động cơ hơi nước, động cơ ô tô và tủ lạnh
- Entropy tăng lên, tức mức độ hỗn loạn tăng lên
- Quan điểm cho rằng chính những quá trình này sinh ra hấp dẫn
- Hấp dẫn entropy đã nhiều lần xuất hiện trong vài thập kỷ qua nhưng vẫn là quan điểm thiểu số
- Điểm đáng chú ý của mô hình lần này là, hiếm thấy đối với một lý thuyết bàn về nguồn gốc của lực hút phổ quát, nó đưa ra khả năng kiểm nghiệm bằng thực nghiệm
Giao điểm kỳ lạ giữa thuyết tương đối rộng và nhiệt động lực học
- Thuyết tương đối rộng dự đoán rằng các ngôi sao có thể sụp đổ thành lỗ đen, nhưng tại tâm lỗ đen thì hấp dẫn trở nên vô hạn mạnh và lý thuyết không thể nói tiếp điều gì xảy ra sau đó
- Dù khái niệm nhiệt không được đưa vào trong quá trình xây dựng lý thuyết, thuyết tương đối rộng vẫn có những tính chất giống nhiệt động lực học
- Lỗ đen chỉ có thể lớn lên chứ không thể nhỏ đi
- Chúng chỉ nuốt vào chứ không nhả trở lại
- Tính không thể đảo ngược này giống với dòng chảy của nhiệt
- Khi nghiên cứu không-thời gian bị bẻ cong quanh lỗ đen bằng cơ học lượng tử, người ta thấy lỗ đen phát ra năng lượng như một vật nóng
- Nếu nhiệt là chuyển động ngẫu nhiên của các hạt, thì những hiệu ứng nhiệt này gợi ý rằng lỗ đen và liên tục không-thời gian có thể được cấu thành từ một số hạt hay thành phần vi mô nào đó
Bài báo năm 1995 của Jacobson và các cách tiếp cận trước đây
- Dựa trên các manh mối thu được từ lỗ đen, các nhà vật lý đã nghiên cứu theo nhiều hướng cách không-thời gian có thể xuất hiện từ các thành phần vi mô hơn
- Một hướng tiêu biểu là nguyên lý toàn ảnh, ví sự xuất hiện của không-thời gian với một ảnh ba chiều thông thường
- Giống như các gợn sóng trên bề mặt phẳng tạo ra cảm giác chiều sâu, các mẫu hình vi mô của vũ trụ có thể tạo ra thêm một chiều không gian khác
- Nếu chiều mới này bị uốn cong thì hấp dẫn sẽ tự nhiên xuất hiện
- Ted Jacobson của University of Maryland đã đưa ra hấp dẫn entropy trong bài báo năm 1995
- Nếu các nghiên cứu trước rút ra những hệ quả giống nhiệt từ lý thuyết của Einstein, thì Jacobson làm điều ngược lại: giả định tính chất nhiệt của không-thời gian rồi suy ra các phương trình của thuyết tương đối rộng
- Với Carney, kết quả đó là tín hiệu cho thấy sự song song giữa hấp dẫn và nhiệt là điều quan trọng
Mô hình đầu tiên của nhóm Carney: mạng qubit
- Carney cùng Manthos Karydas, Thilo Scharnhorst, Roshni Singh và Jacob Taylor đã đề xuất hai mô hình về cách lực hút hấp dẫn có thể nảy sinh từ các thành phần vi mô
- Trong mô hình đầu tiên, không gian được lấp đầy bởi một mạng tinh thể gồm các hạt lượng tử hay qubit
- Mỗi qubit có một hướng như kim la bàn
- Khi một vật có khối lượng ở gần, các qubit xung quanh sẽ sắp hàng theo vật đó
- Vật có khối lượng tạo ra một vùng trật tự cao trong mạng qubit vốn có hướng ngẫu nhiên ban đầu
- Khi đặt hai khối lượng vào mạng, sẽ hình thành hai vùng có trật tự cao, mà trật tự cao tương ứng với entropy thấp
- Vì hệ có xu hướng tối đa hóa entropy, nên sẽ xuất hiện hiệu ứng đẩy hai khối lượng lại gần nhau để làm nhỏ các vùng có trật tự đó
- Bề ngoài có vẻ như hai khối lượng hút nhau bằng hấp dẫn, nhưng tác nhân thực sự lại là các qubit
- Lực hút bề ngoài này giảm theo bình phương khoảng cách giữa hai khối lượng, giống như định luật Newton
Mô hình thứ hai: các qubit không có vị trí cố định
- Mô hình thứ hai loại bỏ mạng lưới
- Các vật có khối lượng vẫn tồn tại trong không gian và chịu tác động của qubit, nhưng các qubit không chiếm một vị trí xác định và có thể ở rất xa nhau
- Đặc điểm này nhằm nắm bắt tính phi cục bộ của hấp dẫn Newton
- Tức là mọi vật trong vũ trụ đều tác động đến mọi vật khác ở một mức độ nào đó
- Mỗi qubit có thể lưu trữ năng lượng, và dung lượng lưu trữ thay đổi theo khoảng cách giữa các khối lượng
- Nếu các khối lượng ở xa nhau, dung lượng năng lượng của một qubit sẽ lớn hơn nên toàn bộ năng lượng có thể nằm trong một vài qubit
- Nếu các khối lượng tiến lại gần, dung lượng năng lượng của mỗi qubit giảm xuống nên toàn bộ năng lượng phải phân tán ra nhiều qubit hơn
- Khi năng lượng phân tán trên nhiều qubit hơn thì entropy cao hơn, nên hệ sẽ đẩy các khối lượng lại gần nhau, phù hợp với hấp dẫn Newton
Giới hạn của mô hình và sự hoài nghi
- Carney cảnh báo rằng cả hai mô hình đều tùy tiện (ad hoc)
- Không có bằng chứng độc lập cho thấy các qubit như vậy tồn tại
- Phải tinh chỉnh rất kỹ cường độ và hướng của lực do qubit tác dụng
- Cũng chưa rõ liệu cách này có tốt hơn quan điểm xem hấp dẫn là cơ bản hay không
- Những mô hình này chỉ tái hiện được định luật hấp dẫn Newton, chứ không phải toàn bộ lý thuyết Einstein vốn đồng nhất hấp dẫn với độ cong không-thời gian
- Với Carney, đây không phải là các mô hình thực tế về cách vũ trụ vận hành, mà gần với chứng minh nguyên lý cho thấy hành vi tập thể có thể giải thích lực hút hấp dẫn
- Mark Van Raamsdonk của University of British Columbia thậm chí nghi ngờ liệu chúng có thật sự là chứng minh nguyên lý hay không
- Là một nhà nghiên cứu toàn ảnh, ông cho rằng các mô hình entropy mới không có những tính chất đặc biệt của hấp dẫn, chẳng hạn việc không cảm nhận hấp dẫn khi rơi tự do
- Với Ramy Brustein của Ben-Gurion University, thách thức thực sự của vật lý hấp dẫn nằm ở các vùng liên kết mạnh và trường mạnh như lỗ đen, còn mô hình entropy này không nói được gì về những vùng đó
Những tín hiệu có thể tìm thấy trong trường hấp dẫn yếu
- Những người ủng hộ hấp dẫn entropy cho rằng các nhà vật lý không nên quá chắc chắn về cách hấp dẫn hoạt động trong vùng hấp dẫn yếu
- Nếu hấp dẫn là hiệu ứng tập thể của các qubit, thì định luật lực Newton chỉ là trung bình thống kê
- Hiệu ứng ở từng thời điểm có thể dao động quanh giá trị trung bình đó
- Erik Verlinde của University of Amsterdam cho rằng những dao động như vậy có thể trở nên quan sát được, nên cần đi tới các trường cực yếu
- Verlinde đã đề xuất hấp dẫn entropy trong bài báo năm 2010 và tiếp tục phát triển ý tưởng này sau đó
Hướng đi dẫn tới thí nghiệm về chồng chập lượng tử và sụp đổ
- Carney cho rằng ưu điểm lớn của mô hình mới là đặt ra các câu hỏi khái niệm về hấp dẫn và mở ra các hướng thí nghiệm mới
- Nếu một vật có khối lượng ở trong trạng thái chồng chập lượng tử (superposition) tại hai vị trí, thì sẽ nảy sinh câu hỏi liệu trường hấp dẫn của nó cũng chồng chập và kéo một vật đang rơi theo hai hướng hay không
- Mô hình hấp dẫn entropy mới dự đoán rằng các qubit sẽ tác động lên vật có khối lượng và khiến nó rời khỏi trạng thái chồng chập kiểu con mèo Schrödinger
- Kịch bản này liên hệ với vấn đề sụp đổ hàm sóng
- Vấn đề sụp đổ hàm sóng đặt câu hỏi vì sao khi đo một hệ lượng tử ở trạng thái chồng chập, nhiều trạng thái khả dĩ lại trở thành một trạng thái xác định duy nhất
- Một số nhà vật lý từ lâu đã đề xuất rằng sự sụp đổ xảy ra do tính ngẫu nhiên nội tại của vũ trụ
- Những mô hình sụp đổ này khác mô hình của Carney ở chi tiết, nhưng có thể tạo ra kết quả thực nghiệm tương tự
- Chúng dự đoán rằng một hệ lượng tử cô lập cuối cùng cũng sẽ tự sụp đổ ngay cả khi không bị đo hay không chịu tác động từ bên ngoài
- Angelo Bassi của University of Trieste cho rằng về nguyên tắc cùng một bộ thiết bị thí nghiệm có thể dùng để kiểm chứng cả hai loại mô hình
- Bassi đã dẫn dắt các thí nghiệm như vậy, và một số mô hình sụp đổ đã bị loại trừ
Hàm ý dài hạn
- Van Raamsdonk vẫn hoài nghi, nhưng cho rằng vì chưa có gì xác lập chắc chắn rằng hấp dẫn thực của vũ trụ chúng ta xuất phát từ toàn ảnh, nên vẫn đáng để khảo sát các cơ chế khác
- Nếu giả thuyết lâu năm này đúng, thì hấp dẫn có thể là một xu hướng thống kê hơn là một định luật
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Trọng lực entropy có thể được xem là tương tự “hiệu ứng hạt Brazil” [0] [1]. Đó là hiện tượng khi lắc một cốc chứa các loại hạt có kích thước khác nhau, những hạt lớn sẽ nổi lên phía trên
Theo tôi hiểu, vì vật lớn có khối lượng lớn hơn nên khi bị lắc chúng chuyển động chậm hơn; hạt Brazil ít dịch chuyển hơn hạt đậu phộng, nên do trọng lực sẽ xuất hiện các khoảng trống bên dưới nó và đậu phộng lấp vào các khoảng đó
Trong trọng lực entropy, dường như người ta giả định có một thứ gì đó với mật độ cơ bản nào đó, như các hạt hoặc hạt hạ nguyên tử, ngẫu nhiên va vào vật thể từ mọi hướng. Khi hai vật có khối lượng lớn tiến lại gần nhau, mật độ ở vùng giữa chúng giảm xuống, nên các hạt từ vùng mật độ thấp đó va chạm ít thường xuyên hơn, khiến chúng hút nhau. Nói cách khác, chúng tạo ra một dạng “bóng”
Tôi không phải nhà vật lý, nhưng khi tìm hiểu trước đây, tôi nhớ là có một giả định về mật độ của các hạt “đập vào” vật thể có khối lượng lớn, và việc biện minh cho mật độ đó là khó. Mong ai hiểu rõ hơn có thể sửa hoặc giải thích thêm
Nói thêm, hiệu ứng hạt Brazil thực sự xảy ra rất rõ. Muốn lấy nho khô thì cứ lắc hộp raisin bran, muốn tìm “quà” mèo để lại thì lắc cát vệ sinh của mèo. Hiệu quả đáng ngạc nhiên
[0] https://en.wikipedia.org/wiki/Granular_convection
[1] https://www.youtube.com/watch?v=Incnv2CfGGM
Nhiều cơ chế đã được đề xuất để giải thích trọng lực, trong đó có một cơ chế giả định rằng trong vũ trụ có rất nhiều hạt di chuyển rất nhanh theo mọi hướng và bị hấp thụ một phần khi đi xuyên qua vật chất. Nếu Mặt Trời ở gần, một số hạt đi xuyên qua Mặt Trời đến Trái Đất sẽ bị hấp thụ, nên số hạt đến từ phía đó ít hơn phía đối diện, và Trái Đất nhận một lực tổng hợp hướng về phía Mặt Trời. Định luật tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách cũng dễ dàng suy ra
Nhưng khi Trái Đất quay quanh Mặt Trời, nó sẽ va chạm nhiều hơn với các hạt đến từ hướng chuyển động, chịu lực cản đối với chuyển động và đáng lẽ phải chậm lại trên quỹ đạo. Khi tính toán, cơ chế này không thể duy trì đủ lâu để Trái Đất vẫn còn ở trên quỹ đạo đến nay, nên nó không hoạt động. Ý của đoạn đó là chưa từng có cơ chế nào vừa “giải thích” trọng lực mà lại không dự đoán thêm những hiện tượng khác vốn không tồn tại
Ở tốc độ thấp, xuất hiện thứ gì đó giống trọng lực Newton, nhưng ở tốc độ cao lại xuất hiện các cụm thiên hà và khoảng trống vũ trụ lớn, giống dạng trọng lực MOND, khiến dường như không cần vật chất tối
https://www.youtube.com/watch?v=HKvc5yDhy_4
https://en.wikipedia.org/wiki/Rubber_band_experiment
“Kéo giãn dây cao su là một quá trình giãn nở đẳng áp (A → B) làm tăng năng lượng nhưng làm giảm entropy”
Trong trọng lực entropy của Verlinde, có một tương tác hấp dẫn đưa liên kết giữa hai khối lượng về trạng thái “ít bị kéo giãn hơn”. Hai vật càng gần nhau thì entropy càng cao so với khi ở xa, và xuất hiện một dạng sức căng kéo các vật ở xa lại với nhau
Trong cách tiếp cận của Carney và cộng sự, có “áp suất do một hệ vi mô được dẫn dắt bởi cực trị năng lượng tự do làm trung gian”, nghĩa là entropy khi các vật ở xa thấp hơn khi chúng ở gần. Entropy này đến từ khí; khi các vật ở gần, áp suất thấp hơn, còn khi ở xa, áp suất cao hơn. Áp suất là đối nghịch với sức căng, nên ở cấp độ tổng quát, cả hai lý thuyết trọng lực entropy đều có cấu trúc của một định luật phổ quát có thể so sánh với định luật Newton: các vật chuyển động lại gần nhau do lực entropy
Lực entropy này không phải là cơ bản, mà xuất hiện từ hành vi thống kê của các bậc tự do lượng tử hoặc vi mô trong một thiết lập holographic, tức một thiết lập có nhiều chiều hơn 3+1 chiều. Đây là một ý tưởng rất mang màu sắc lý thuyết dây
Tuy nhiên, nếu lực entropy không hoàn toàn theo phương xuyên tâm thì rất khó khiến nó hoạt động, và cũng khó thấy được làm thế nào có thể thu được thuyết tương đối rộng trong những miền đã được kiểm chứng kỹ
Cách giải thích thông thường là việc lắc tạm thời tạo ra khoảng trống, và vật nhỏ có thể rơi xuống qua cả những khe nhỏ hơn, nên xác suất chúng đi vào những khoảng đó cao hơn
Trọng lực entropy là một khuôn khổ hấp dẫn. Có lẽ nhiều nhà vật lý muốn tin rằng lý thuyết vạn vật mà chúng ta vẫn chưa biết là vi mô và lượng tử, còn trọng lực — thứ mang tính toàn cục và cực kỳ yếu — xuất hiện từ lý thuyết đó như một kiểu sai số kế toán
Nhưng các lý thuyết như vậy chứa quá nhiều giả định ngầm, nên khi ai đó nói “nhìn này, đây là phương trình trường Einstein”, thật khó để dễ dàng tin được
Nhưng tôi khó đồng ý rằng trọng lực xuất hiện từ lý thuyết đó như một sai số kế toán. Có lẽ nó nhiều khả năng là một họ boson kỳ lạ khác, giống như các lực khác
Bài viết cũng nói rằng trọng lực entropy là quan điểm rất thiểu số nhưng không biến mất, và ngay cả những người phản đối cũng ngại bác bỏ hoàn toàn
Là một nhà vật lý thực nghiệm, tôi cố không hào hứng cho đến khi một lý thuyết mới có thể phân định vấn đề này bằng hiện tượng quan sát được
Nếu một lý thuyết đưa ra 10 dự đoán mà tất cả đều là những điều ta đã biết, thì trông giống như overfitting
Tôi không hiểu
Với tôi, entropy không phải là một thực thể vật lý, mà là thước đo tri thức không hoàn chỉnh của chúng ta về một hệ. Vì ta chỉ có thể đo các tính chất vĩ mô của vật chất, tôi xem nó như một con số được tạo ra để định lượng mức độ các tính chất vĩ mô đó mô tả không đầy đủ trạng thái vi mô thực sự của hệ. Nếu có thể phóng đại đến tận cấp vi mô để quan sát, entropy có vẻ sẽ mất ý nghĩa
Vì vậy tôi không hiểu làm sao lực hấp dẫn hay các tương tác vật lý cơ bản khác có thể xuất phát từ entropy. Tôi nghĩ đó chỉ là một khái niệm do con người tạo ra
Entropy vật lý chi phối các quá trình vật lý thực. Ví dụ đơn giản là vì sao băng tan trong một căn phòng ấm, và ví dụ tinh tế hơn là vì sao dây cáp rối dần theo thời gian
Giá trị đo của entropy có thể được xem là cách tóm tắt vĩ mô trạng thái của một hệ như căn phòng ấm có đá hay đống cáp rối, nhưng nó không giống với chính hiện tượng mà giá trị đo đó mô tả
Entropy kiểu Boltzmann khiến định luật thứ hai trở nên khá trực quan. Vì một hệ có nhiều cách ở trong trạng thái hỗn loạn hơn rất nhiều so với trạng thái có trật tự, nên theo thời gian nó hướng tới entropy cao hơn, và vì thế băng tan trong phòng ấm
Dù vậy, lực entropy có “tính thực” rõ ràng. Vì ta có thể đo nó trong phòng thí nghiệm. Nếu chưa thấy thuyết phục, hãy xem https://en.wikipedia.org/wiki/Entropic_force, đặc biệt là https://en.wikipedia.org/wiki/Ideal_chain, ví dụ luôn được dùng khi lần đầu học chủ đề này
Từ góc nhìn này, entropy không đơn thuần là thứ “bịa ra”, mà là một cách hiệu quả để giải thích các hiện tượng quan sát được. Vì vậy, dù không phải là định luật cơ bản, nó vẫn hữu ích trong các định luật vật lý hiệu dụng. Thực tế trang Wikipedia cũng gọi lực entropy là “hiện tượng nổi lên”
Do đó, một người hợp lý tin vào hấp dẫn entropy hẳn sẽ tự động gọi lực hấp dẫn là một hiện tượng nổi lên. Đồng thời cũng phải kết luận rằng cần một lý thuyết hấp dẫn nền tảng mới để “khôi phục” cách diễn giải xác suất của entropy
Lý do hấp dẫn entropy thú vị và khác lạ là nhiều hướng tìm kiếm lý thuyết nền tảng khác bắt đầu từ việc gần như lượng tử hóa trực tiếp hấp dẫn, giống như lượng tử hóa cơ học cổ điển để đi tới cơ học lượng tử. Hấp dẫn entropy cho rằng đó là cách tiếp cận sai, tương tự như ta không cố lượng tử hóa trực tiếp định luật khí lý tưởng
[0] Trong vật lý cũng vậy, không có entropy nếu không có phân bố xác suất. Ai nói khác có lẽ chỉ học nhiệt động lực học mà chưa học cơ học thống kê, nên vẫn mắc kẹt ở thế kỷ 19
Không cần lôi tri thức của chúng ta vào. Entropy là thước đo số trạng thái vi mô khả dĩ của một hệ đã cho, và con số đó tồn tại độc lập với chúng ta
Tôi đã tin vào hấp dẫn entropy từ lâu, và cho rằng nó là do bọt lượng tử. Trong một vùng không gian trống rỗng, bọt lượng tử của không gian đó hẳn sẽ hoàn toàn ngẫu nhiên đồng đều
Khi có khối lượng và năng lượng, trạng thái của không gian bị thiên lệch và kém ngẫu nhiên hơn. Điều này tạo ra gradient entropy. Xa hơn nữa, nó không chỉ giải thích lực hấp dẫn mà còn giải thích vì sao không gian giữa các thiên hà trông như có năng lượng âm và sự giãn nở không gian
Tôi rất vui khi có thêm nghiên cứu về hấp dẫn entropy, và nghĩ rằng đó là lời giải thích hợp lý hơn hầu hết các lý thuyết hấp dẫn khác mà tôi từng nghe
Ai cũng biết rằng sự sống trên Trái Đất lấy năng lượng từ Mặt Trời.
Nhưng đó là cách giải thích gần đúng dành cho trẻ em; trên thực tế, sự sống nhận photon có entropy thấp từ Mặt Trời, dùng chúng để thực hiện công, rồi thải ra nhiệt thừa hồng ngoại có entropy cao. Năng lượng được bảo toàn, còn entropy tăng lên.
Vậy ban đầu Mặt Trời lấy các photon entropy thấp từ đâu? Từ lực hấp dẫn. Không gian trống rỗng và đồng nhất có entropy thấp, và khi Mặt Trời hình thành, nó đã “bơm” thứ đó lên.
Tôi không hiểu vì sao lại bị downvote, nhưng đây là cách giải thích do Roger Penrose, người đoạt giải Nobel Vật lý, đưa ra: https://g.co/gemini/share/bd9a55da02b6
“Lý do năng lượng Mặt Trời tới Trái Đất có entropy thấp là vì toàn bộ năng lượng đó đến từ một vùng trên bầu trời có đường kính góc 0,5 độ.”
Một câu trả lời khác nói rằng: “Lý do ánh sáng Mặt Trời có entropy thấp là vì Mặt Trời rất nóng. Về bản chất, entropy là thước đo mức độ năng lượng bị phân tán. Nếu so sánh hai hệ có cùng nhiệt năng, hệ có năng lượng tập trung hơn, tức có entropy thấp hơn, sẽ nóng hơn.”
https://physics.stackexchange.com/questions/796434/why-does-...
Có lẽ cả hai đều đúng ở một mức độ nào đó. Tuy nhiên, tôi không hiểu lắm giả thuyết rằng Mặt Trời đã bơm lên không gian trống rỗng có entropy thấp. Chẳng phải Mặt Trời được hình thành từ bụi và khí do các vụ nổ của những ngôi sao trước đó tạo ra sao? Tức là trông có vẻ gần như ngược hẳn với entropy thấp.
Những thứ mà chúng ta xem là cấu trúc “entropy thấp” như các ngôi sao, trên thực tế ở thang đo lớn hơn có thể là những cấu trúc đồng nhất có entropy cao; chỉ vì nhìn ở cự ly gần nên ta thấy các cấu trúc tinh vi hơn.
Photon đến từ Mặt Trời thì nóng, còn không gian quanh Mặt Trời thì lạnh, nên hệ đó có entropy thấp.
Nếu không gian quanh Mặt Trời nóng như photon thì entropy đã cao.
Ý tưởng rằng lực hấp dẫn có thể là kết quả nổi lên từ cách thông tin vận hành trong vũ trụ rất thú vị. Tuy vậy, hiện tôi vẫn chưa thấy có bằng chứng rõ ràng rằng mô hình này dự đoán điều gì đó khác với thuyết tương đối rộng.
Ở thời điểm hiện tại, đây là một trong những lý thuyết thú vị để tìm hiểu nhưng khó có thể hoàn toàn chấp nhận.
Định nghĩa entropy trong cơ học thống kê phụ thuộc vào số cách sắp xếp hạt có thể có trong một hệ. Trong một hệ kín, entropy tiến tới cân bằng, và điều này từng được mô tả một cách giật gân là “cái chết nhiệt của vũ trụ”.
Nhưng vì chúng ta biết vũ trụ đang giãn nở, số cách sắp xếp khả dĩ cũng đang tăng lên, và do đó entropy có thể không bao giờ đạt cân bằng. Nếu vũ trụ giãn nở nhanh hơn tốc độ các thành phần của nó được phân bố lại, entropy thậm chí có thể giảm.
Xét đến điểm này, một lý thuyết đưa entropy vào như một thành phần của lực hấp dẫn sẽ gợi ý kết luận rằng lực hấp dẫn thay đổi theo thời gian.
Hiệu ứng này khiến tôi liên tưởng đến tương tác kỵ nước được dùng khi mô hình hóa các hệ sinh học. Chẳng hạn như xu hướng các gốc kỵ nước nằm bên trong protein.
Bài viết này tôi đọc vài năm trước thực sự rất hay. Có vẻ tên miền không còn hoạt động nữa, nhưng nội dung vẫn là tài liệu nhập môn tốt, và phần lớn liên kết bên ngoài vẫn còn hoạt động.
https://web.archive.org/web/20211215122133/https://an0maly.c...