En els últims anys, alguns físics han estat investigant la possibilitat que la gravetat no sigui en realitat una força fonamental, sinó un fenomen emergent que sorgeix del moviment col·lectiu de petits trossos d'informació codificats en superfícies espai-temps anomenades pantalles hologràfiques. La teoria, anomenada gravetat emergent, es basa en l'existència d'una estreta relació entre la gravetat i la termodinàmica.
No obstant això, la gravetat emergent ha rebut la seva part de la crítica de manera que, un nou document s'ha afegit a aquesta crítica demostrant que les superfícies de la pantalla hologràfica descrites per la teoria no es comporten de forma termodinàmica, posant en dubte una hipòtesi clau de la teoria.
Zhi-Wei Wang, físic de la Universitat de Jilin a Changchun, Xina, i Samuel L. Braunstein, professor de ciències computacionals quàntiques de la Universitat de York al Regne Unit, han publicat el seu treball sobre superfícies no termodinàmiques en un número recent de
Nature Communications.
La gravetat emergent té afirmacions molt fortes: que pot explicar coses com la matèria fosca i l'energia fosca, però també reprodueixen les dècades de treball que provenen de la relativitat general regular. Aquesta última afirmació, ara es veu imposada per aquest treball, de manera que els defensors de la gravetat emergents tindran la seva feina en mostrar coherència amb l'enorme cànon de resultats observacionals.
En el context cosmològic, les superfícies es refereixen generalment a qualsevol àrea bidimensional en l'espai-temps. Algunes d'aquestes superfícies, com ara els horitzons dels forats negres i altres objectes, es confirmen com termodinàmica. Per a horitzons de forats negres, això s'ha conegut des dels anys 70, ja que les mateixes lleis que defineixen els mecanismes de forats negres són directament anàlegs a les lleis de la termodinàmica. Això significa que els horitzons del forat negre obeeixen a principis termodinàmics com la conservació de l'energia i tenen una temperatura positiva i entropia.
Més recentment, les superfícies que no són horitzons s'han conjecturat per obeir les lleis de la termodinàmica, amb les pantalles hologràfiques en la teoria de la gravetat emergent com un exemple. No obstant això, fins ara aquestes conjectures no han estat plenament justificades.
En el nou article, els científics van provar si diferents tipus de superfícies obeeixen a un analògic de la primera llei de la termodinàmica, que és una forma especial de conservació de l'energia. Els seus resultats revelen que, mentre que les superfícies prop de forats negres obeeixen a la primera llei, les superfícies ordinàries, incloses les pantalles holográficas, en general no ho fan. L'única excepció és que les superfícies normals que són esfèricament simètriques, obeeixen a la primera llei.
Com expliquen els científics, la troballa que els horitzons allargats obeeixen a la primera llei no és sorprenent, ja que aquestes superfícies hereten gran part del seu comportament des dels horitzons propers. Tot i això, els científics adverteixen que els resultats no impliquen necessàriament que els horitzons estirades compleixin totes les lleis de la termodinàmica. D'altra banda, la constatació que les superfícies ordinàries no obeeixen a la primera llei és més inesperada, especialment perquè és un dels supòsits clau de gravetat emergent. Anant endavant, els investigadors treballaran per entendre què significa això per al futur de la gravetat emergent, així com explorar altres possibles implicacions.
Es passa molt de temps treballant com reproduir els resultats originals dels forats negres dels anys 70. Encara que els mètodes dels anys 70 eren extremadament tediosos per replicar-los en detall, es trobàvem molt poderosos i ara es creu si hi ha alguna manera de generalitzar aquests resultats a altres escenaris. A més, es pensa que aquesta fórmula per a la desviació de la distància de la primera llei, s'allunya dels horitzons i tindrà implicacions importants per a la gravetat quàntica.
Font: Nature Communications 
