Ostateczna koncepcja Hawkinga sugeruje, że wszechświat jest mniej złożony, niż głoszą teorie

Stephen Hawking przed śmiercią podzielił się swoją ostatnią myślą. Praca opisuje jego teorię o pochodzeniu wszechświata, a jej współautorem jest Thomas Hertog z KU Leuven.

Wielki Wybuch

Artykuł został opublikowany w majowym wydaniu czasopisma High Energy Physics i twierdzi, że Wszechświat jest znacznie mniej złożony, niż głoszą obecne teorie. Opiera się na koncepcji zwanej wieczną inflacją, która po raz pierwszy pojawiła się w 1979 roku.

Po Wielkim Wybuchu Wszechświat przeszedł przez okres inflacji wykładniczej, potem zwolnił, a energia zmieniła się w materię i promieniowanie. Zgodnie z teorią wiecznej inflacji, niektóre bąbelki w przestrzeni przestały się rozszerzać lub ich trajektoria zwolniła, co doprowadziło do ślepego końca statycznej przestrzeni.

Wszechświat

W międzyczasie, w przypadku innych kosmicznych baniek, inflacja nigdy się nie zatrzymuje z powodu efektów kwantowych, co z kolei prowadzi do nieskończonej liczby wieloświatów.

Zgodnie z tą teorią, wszystko, co widzimy w obserwowalnym Wszechświecie zawarte jest tylko w jednym z tych bąbelków – w tym, w którym inflacja się zatrzymała, co pozwoliło na uformowanie się gwiazd i galaktyk.

Zwykła teoria wiecznej inflacji sugeruje, że globalnie nasz wszechświat jest jak nieskończony fraktal z mozaiką różnych wszechświatów kieszeniowych. Lokalne prawa fizyki i chemii mogą różnić się w zależności od kieszonkowego wszechświata, ale nigdy nie byłem fanem teorii o wieloświatach. Jeśli skala różnych wszechświatów w wieloświatach jest duża lub nieskończona, teorii po prostu nie da się przetestować. – wyjaśnia Hawking

Wieczna inflacja

Nawet jeden z pierwszych twórców wiecznego modelu inflacyjnego obalił go w ostatnich latach. Paul Steinhardt, fizyk z Uniwersytetu Princeton, udowodnił, że teoria stworzyła problem, który właściwie miała rozwiązać.

Hawking i Hertog twierdzą, że wieczny model inflacji jest po prostu błędny, co wynika z teorii względności Einsteina – model rozpada się na skalach kwantowych.

Dynamika wiecznej inflacji usuwa podział na fizykę klasyczną i kwantową, a w konsekwencji teoria Einsteina rozpada się w wiecznej inflacji. – tłumaczy Hertog

Teoria strun

Ostatnia teoria Hawkinga opiera się na teorii strun, czyli koncepcji, która próbuje pogodzić ogólną teorię względności z teorią kwantową. W tym celu cząstki punktowe zostały zastąpione małymi, wibrującymi jednowymiarowymi łańcuchami.

Teoria strun proponuje zasadę holograficzną, w której objętość przestrzeni można opisać na granicy niższego wymiaru. Wszechświat jest jak hologram, w którym fizyczna rzeczywistość w przestrzeniach 3D może być matematycznie zredukowana do projekcji 2D.

Zasada holograficzna

Hawking i Hertog opracowali odmianę holograficznej zasady, która odzwierciedla wymiar czasu na wieczną inflację, co pozwoliło im opisać koncepcję bez polegania na ogólnej teorii względności. To z kolei umożliwiło matematycznie zredukować wieczną inflację do ponadczasowego stanu na powierzchni przestrzeni na początku Wszechświata – hologram wiecznej inflacji.

Zgodnie z nową teorią, wczesny Wszechświat miał granicę, a to pozwoliło Hawkingowi i Hertogowi wyprowadzić bardziej wiarygodne prognozy dotyczące struktury Wszechświata.

Kiedy prześledzimy ewolucję naszego wszechświata wstecz w czasie, w pewnym momencie dochodzimy do progu wiecznej inflacji, gdzie nasze znane pojęcie czasu przestaje mieć znaczenie.

Dalsze badania

Wynik nie obala wieloświatów, ale redukuje je do znacznie mniejszego zakresu. To z kolei pozwala przetestować teorię w przyszłości. Hertog planuje przetestować teorię poszukując fal grawitacyjnych, które mogły powstać w wyniku wiecznej inflacji.