Emergente Gravitatie

3ddb2e1134323e66442d7bdc2c9717fa?s=47 Bart Buelens
November 22, 2018

Emergente Gravitatie

Presentatie voor de Werkgroep Algemene Sterrenkunde van Urania, Hove.

3ddb2e1134323e66442d7bdc2c9717fa?s=128

Bart Buelens

November 22, 2018
Tweet

Transcript

  1. Emergente Gravitatie volgens Erik Verlinde Bart Buelens, 22 november 2018

    Urania, Hove
  2. By Stefania.deluca - Own work, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=34962949 Oort, Zwicky

    e.a. jaren 1930
  3. Waarneming in conflict met theorie Waarneming fout Oplossing: Donkere materie

    WIMP
  4. Waarneming in conflict met theorie Waarneming fout Oplossing: Donkere materie

    WIMP Theorie fout Oplossing: Alternatieve theorie 1. MOND 2. Emergent gravity of
  5. 1. Emergente fenomenen en entropie

  6. None
  7. Emergente fenomenen in de fysica P V = N R

    T hoeveelheid N, volume V, gasconstante R druk P temperatuur T gas
  8. Macroniveau versus microniveau gas als een verzameling moleculen

  9. By Own work by Daderot - transferred from the English

    language Wikipedia, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=507663 Ludwig Boltzmann
  10. Entropie van een gesloten systeem S = k log W

    S : entropie k : Boltzmann constante W : aantal micro-toestanden dat aanleiding kan geven tot de gegeven macro-toestand
  11. T, P, V, S gelijk voor elke configuratie entropie S

    slaat de brug tussen macro en micro
  12. Terzijde -- Thermodynamica studie van deeltjes op macro niveau in

    termen van temperatuur, energie en entropie Hoofdwetten Nulde : thermisch evenwicht Eerste: behoud van energie Tweede : entropie neemt altijd toe Derde : entropie constant bij absoluut nulpunt
  13. 2. Entropie als informatie

  14. A S(A) onbekend / vrij bekend / vast B S(B)

    S(A) > S(B) S(A) – S(B) = ?
  15. A S(A) onbekend / vrij bekend / vast B S(B)

    S(A) > S(B) S(A) – S(B) = Informatie
  16. A S(A) onbekend / vrij bekend / vast C S(C)

    = 0 S(A) – S(C) = S(A) = I(A)
  17. A S(A) onbekend / vrij bekend / vast C S(C)

    = 0 S(A) – S(C) = S(A) = I(A)
  18. Entropie is informatie entropie = de informatie die nodig is

    om het systeem op microscopisch niveau te beschrijven Shannon entropie (1940s) => Informatietheorie
  19. De eenheid van informatie is de bit een “bit” is

    0 of 1 abstractie van thermodynamische interpretatie entropie = informatie = log2 (2N) = N bits
  20. 3. Quantummechanica

  21. Onzekerheidsprincipe van Heisenberg https://interhacker.wordpress.com/2015/03/29/modern-physics-chapter-6-the-heisenberg-uncertainty-principle/

  22. Standaardmodel der elementaire deeltjes Quantum entropie beschrijft wanorde ~ aantal

    mogelijke toestanden • Kan gezien worden als quantum informatie • Wordt uitgedrukt in eenheden van qubits • Quantum bit, of “qubit”: 0 ≤ q ≤ 1
  23. Verstrengeling

  24. Verstrengelingsentropie Twee systemen die 100% verstrengeld zijn: entropie gelijk aan

    dat van één van de twee Mate van verstrengeling ~ (entropie)-1
  25. 4. Gravitatie

  26. Zwarte gaten en thermodynamica Bekenstein en Hawking, 1970s Wheeler, 1970s

    – 1980s Wat is de entropie van een zwart gat?
  27. Zwarte gaten en thermodynamica massa toevoegen => entropie neemt toe

    Hawking straling verstrengelde qubits, quantumentropie => informatie neemt toe
  28. Zwarte gaten en thermodynamica Entropie ~ oppervlak van waarnemingshorizon ~

    massa ~ gravitatie ~ informatie Informatie is bouwsteen
  29. Gravitatie is thermodynamisch Jacobson 1995 Afleiding vergelijkingen algemene relativiteit in

    termen van entropie (in nabijheid van zwart gat) verband gravitatie – entropie
  30. Snaartheorie Quantummechanische beschrijving van gravitatie, vanaf 1970s Jaren 1990: snaartheorie

    beschrijft microscopische toestand van zwarte gaten ZONDER gravitatie nodig te hebben. Gravitatie is een macroscopische fenomeen, emergent.
  31. Holografisch principe (G. „t Hooft e.a. 1990s) alle informatie in

    heelal te beschrijven op een denkbeeldige schil (2D) er om heen voor een Anti-de-Sitter ruimte (negatief gekromde ruimtetijd, negatieve kosmologische constante, geen donkere energie) – niet ons heelal
  32. Basis voor theorie Eric Verlinde (UvA) Thermodynamische beschrijving algemene relativiteit

    en gravitatie Emergente gravitatie volgens snaartheorie Holografisch principe over hoeveelheid informatie in heelal
  33. Eric Verlinde‟s theorie (vanaf 2009) 1. Gravitatie is een emergente

    kracht, veroorzaakt door entropie 2. Deze entropie is een maat voor de hoeveelheid quantuminformatie 3. Quantuminformatie is overal in het heelal en is groter in nabijheid van massa
  34. Nog volgens Verlinde Voor de-Sitter-ruimte: donkere energie is toename van

    entropie proportioneel aan volume van heelal (verschil met holografisch principe) Volumebijdrage
  35. Verlinde‟s emergente gravitatie I. Alternatief voor donkere materie (verklaart rotatiecurves

    sterrenstelsels) II. Verzoent gravitatie met quantumtheorie III. Betrekt donkere energie in de theorie
  36. 5. Verlinde in de praktijk

  37. Belangrijkste waarneembare effecten Op grote afstanden begint gravitatie lineair af

    te nemen in plaats van kwadratisch. Dit effect was kleiner in het vroege heelal, want de volumebijdrage was kleiner
  38. Rotatiecurven van sterrenstelsels Verlinde: Rotatiesnelheden beginnen af te wijken bij

    gravitatie <= c H0 . Dit had Milgrom al empirisch vastgesteld in 1983! … en is de basis voor MOND
  39. Gravitatie lenzen artikel … + rotatiecurves + standaardmodel + dark

    energy
  40. - abs Kan Verlinde dit verklaren? Lijkt mogelijk…

  41. None
  42. Nog een donkere materie vraag Waarom komt DM alleen voor

    in de buurt van gewone materie? Verlinde: het is in de buurt van gewone materie dat de quantuminformatie gravitatie veroorzaakt en elders natuurlijk niet
  43. 6. Ja maar …

  44. Patroon acoustische oscillaties in CMB - zou verklaard worden door

    donkere materie - (nog) niet door emergente gravitatie
  45. Bullet cluster: “botsende” clusters - zou verklaard worden door donkere

    materie - (nog) niet door emergente gravitatie
  46. “Veranderingen in perihelia van planeten 7 ordegroottes fout met theorie

    van Verlinde”
  47. Reactie van Verlinde Theorie is tot nu toe alleen ontwikkeld

    voor systemen die bolvormig, geïsoleerd en statisch zijn Huidige stand van theorie kan niet werken in deze “probleemgevallen”
  48. 7. Conclusie

  49. Wordt vervolgd… Verlinde’s theorie: verder te ontwikkelen Houdt theorie stand?

    Falsificatie? Ontdekking van WIMPs of andere DM particles?
  50. None