La physique moderne repose sur deux principes : la mécanique quantique, régissant les plus petites particules de l’Univers et la relativité générale d’Einstein, régissant notamment la gravité. Plus précisément, toute la matière de l’Univers obéit aux lois de la mécanique quantique, mais le comportement quantique ne peut être observé qu’à l’échelle des molécules et des atomes.
Cependant, ces deux théories comportent de nombreux points de contradiction et sont fondamentalement incompatibles. Les physiciens suggèrent qu’afin de les unifier, la théorie de la gravité selon Einstein doit être modifiée pour être adaptée à la mécanique quantique. Cette approche est notamment explorée dans le cadre de la théorie des cordes et de la gravité quantique à boucles.
Il existe aujourd’hui une nouvelle hypothèse. Il s’agit d’une approche où la gravité et la mécanique quantique seraient unifiées, tout en préservant le concept classique d’espace-temps selon Einstein. Dans cette vision, d’une part l’espace-temps ne serait pas influencé par la mécanique quantique, d’autre part, il s’écoulerait de manière aléatoire.
Ce serait une rupture fondamentale avec le principe selon laquelle la physique de l’espace-temps serait prévisible . En d’autres termes, l’espace serait déformé au hasard et le temps fluctuerait de manière imprévisible non pas dans l’univers entier mais dans différentes parties de l’Univers.
La théorie postquantique de la gravité classique remet en question notre compréhension de la nature fondamentale de la gravité et offre des pistes pour étudier sa nature quantique potentielle. Elle a également des implications pour le problème de l’information dans les trous noirs . Elle permet la destruction de l’information, résolvant le problème de l’information dans les trous noirs
Référence.
[Submitted on 29 Feb 2024]
Anomalous contribution to galactic rotation curves due to stochastic spacetime
Jonathan Oppenheim, Andrea Russo
We consider a proposed alternative to quantum gravity, in which the spacetime metric is treated as classical, even while matter fields remain quantum. Consistency of the theory necessarily requires that the metric evolve stochastically. Here, we show that this stochastic behaviour leads to a modification of general relativity at low accelerations.
In the low acceleration regime, the variance in the acceleration produced by the gravitational field is high in comparison to that produced by the Newtonian potential, and acts as an entropic force, causing a deviation from Einstein’s theory of general relativity. We show that in this « diffusion regime », the entropic force acts from a gravitational point of view, as if it were a contribution to the matter distribution.
We compute how this modifies the expectation value of the metric via the path integral formalism, and find that an entropic force driven by a stochastic cosmological constant can explain galactic rotation curves without needing to evoke dark matter. We caution that a greater understanding of this effect is needed before conclusions can be drawn, most likely through numerical simulations, and provide a template for computing the deviation from general relativity which serves as an experimental signature of the Brownian motion of spacetime.
| Subjects: | General Relativity and Quantum Cosmology (gr-qc); Astrophysics of Galaxies (astro-ph.GA); High Energy Physics – Theory (hep-th) |
| Cite as: | arXiv:2402.19459 [gr-qc] |
| (or arXiv:2402.19459v1 [gr-qc] for this version) | |
| https://doi.org/10.48550/arXiv.2402.19459 |
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