Înainte ca fizicul de seamă al timpului nostru, Stephen Hawking să părăsească această lume, a reușit să părăsească ultima sa lucrare științifică - ultima sa teorie despre natura Universului, pe care a fost coautor cu colegul său belgian Thomas Hertog de la Universitatea Catolică din Leuven. Lucrarea a fost publicată în sfârșit în revista științifică Journal of High Energy Physics, iar mai multe detalii pot fi găsite în biblioteca online arXiv.org.
Thomas Hertog, care a co-scris lucrarea cu Hawking, a spus că obiectivul lor este „să transforme ideea unui multivers într-o bază științifică testabilă”. Și într-o piesă publicată în Journal of High Energy Physics, aceasta spune că universul este mult mai puțin complex decât sugerează teoriile multiverse moderne.
Lucrarea se bazează în jurul conceptului de inflație infinită a universului, introdus pentru prima dată în 1979 și publicat în 1981.
După Big Bang, universul a cunoscut o perioadă de inflație exponențială (expansiune rapidă). Atunci această expansiune a încetinit și energia universului a trecut în materie și radiații cosmice. Cu toate acestea, conform teoriei inflației infinite, bulele de spațiu au rămas în Univers, care au încetat complet să se extindă sau s-au îndreptat spre o oprire completă a acestei expansiuni, formând astfel capete mortale fractale ale spațiului static. În același timp, în alte bule spațiale, din cauza efectelor cuantice, inflația nu s-a oprit, ceea ce la rândul său a dus la formarea unui număr infinit de multivers. Conform teoriei, tot ceea ce vedem în interiorul universului pe care îl observăm este conținut doar într-una dintre aceste bule. În ea, inflația s-a oprit, ceea ce a permis apariția de stele și galaxii.
Vizualizarea multiversului în expansiune.
„Teoria convențională a inflației infinite prevede că, la scară largă, universul nostru este ca un fractal infinit, cu un mozaic de universuri diferite de buzunar separate de un ocean în expansiune”, explică Hawking.
„Legile locale ale fizicii și chimiei pot diferi de la un univers de buzunar la altul, formând împreună un multivers. Cu toate acestea, nu am fost niciodată un fan al teoriei multiversului. Dacă scara diferitelor universuri din cadrul multiversului este prea mare sau chiar infinită, atunci teoria va fi imposibil de testat."
În ultimii ani, modelul inflației infinite a Universului a fost supus unor critici serioase. De exemplu, Paul Steinhardt, fizician la Universitatea Princeton, a făcut o declarație că inițial teoria, care și-a asumat sarcina de a explica universal tot ceea ce observăm în Univers, a schimbat pur și simplu modelul.
Video promotional:
Într-o nouă lucrare, Hawking și Hertog spun că modelul inflației infinite este greșit, deoarece legile Einstein ale Relativității Generale se defalcă la nivel cuantic, ceea ce le face inutile.
„Problema modelului familiar al inflației infinite este că presupune un univers de fundal care evoluează conform teoriei relativității generale a lui Einstein și tratează efectele cuantice doar ca fluctuații minore”, explică Hertog.
„Cu toate acestea, dinamica inflației interminabile estompează distincția dintre fizica clasică și cea cuantică. În consecință, teoria lui Einstein se dezintegrează în inflație infinită.
Noua teorie se bazează pe teoria corzilor, unul dintre modelele care încearcă să lege Relativitatea Generală cu teoria cuantică prin înlocuirea celor mai mici particule din fizica particulelor cu șiruri unidimensionale vibrante minuscule.
Conform principiului holografic din teoria șirurilor, volumul spațiului poate fi descris de limitele sale. Cu alte cuvinte, într-un anumit sens, universul nostru este ca o hologramă, în care spațiul tridimensional real fizic poate fi redus matematic la o proiecție 2D pe suprafața sa.
Oamenii de știință au propus o variație pe principiul holografic care proiectează o dimensiune temporală în inflație infinită, permițând descrierea conceptului general fără a fi nevoie să se bazeze pe Relativitatea generală. La rândul său, acest lucru a permis cercetătorilor să reducă matematic inflația la o stare infinită pe suprafața spațială de la începutul universului - o hologramă a inflației infinite.
„Când am urmărit evoluția universului nostru în timp, am ajuns la un moment dat pragul inflației infinite, unde conceptul nostru familiar despre timp nu mai are niciun sens”, notează Hertog.
În 1983, Hawking, împreună cu fizicianul James Hartle, au propus conceptul unei teorii nelimitate a universului. În ea, oamenii de știință au vorbit despre faptul că, la vremea Big Bang-ului din Univers, exista doar spațiu, dar nu exista timp și granițe. Conceptul lui Hawking și Hartle a permis existența unor lumi paralele pentru care a fost definită o singură funcție de undă. În această varietate de universuri, realitatea observată de om este doar una dintre cele posibile.
Conform noii teorii, universul timpuriu avea granițe, iar acest lucru a permis Hawking și Hertog să obțină predicții mai fiabile despre structura sa.
„Prezicem că universul nostru la scară generală este destul de lin și are granițe. Nu este o structură fractală , a spus Hawking.
Rezultatele acestei lucrări nu resping ideea multiversului, ci le reduc la o gamă mult mai mică. Cu alte cuvinte, teoria multiversului poate fi testată în viitor, dacă, desigur, concluziile lui Hawking și Hertog pot fi repetate și confirmate de alți fizicieni.
Hertog însuși ar dori să-și testeze concluziile cu Hawking prin observații ale undelor gravitaționale care ar putea fi create de o inflație infinită. Aceste unde sunt prea uriașe pentru a fi detectate cu interferometrul LIGO, dar viitoarele interferometre cu unde gravitaționale, cum ar fi LISA la sol, precum și observațiile ulterioare ale radiațiilor cosmice de fond, le-ar putea detecta, a spus cercetătorul.
Nikolay Khizhnyak
