Opublikowana najnowsza praca Stephena Hawkinga na temat natury naszego Wszechświata

Przed tym jak wybitny fizyk nowoczesności Stephen Hawking opuścił ten świat, on zdążył zostawić swój ostatni naukowy — swoją najnowszą teorię o naturze Wszechświata, którą napisał wspólnie ze swoim belgijskim kolegą Tomaszem Хертогом z Левенского katolickiego uniwersytetu. Praca w końcu została opublikowana w czasopiśmie naukowym , a więcej informacji o niej można znaleźć .

Thomas Хертог, który wspólnie pisał pracę z Hawkingiem, powiedział, że ich celem było "przekształcić pomysł wieloświata w sprawdzone naukowych". W opublikowanym w czasopiśmie Journal of High Energy Physics materiale mówi się, że Wszechświat jest o wiele mniej skomplikowana, niż sugerują nowoczesne teorii wieloświata.

Praca opiera się wokół koncepcji nieskończonej inflacji Wszechświata, które wprowadzono na rynek w 1979 roku i opublikowanej w 1981 roku.

Po Wielkim Wybuchu Wszechświat przeżyła okres wykładniczej inflacji (szybkiego rozszerzenia). Następnie to rozszerzenie zwolnił, a energia Wszechświata przeszła w materię i promieniowanie kosmiczne. Jednak według teorii nieskończonej inflacji, we Wszechświecie pozostały pęcherzyki miejsca, które całkowicie przestał się rozszerzać i wzięli kurs na pełne zatrzymanie tego rozszerzenia, tworząc tym samym fraktal ślepe zaułki statycznej przestrzeni. W tym samym czasie w innych przestrzennych bladders z powodu kwantowych efektów inflacja nie ustał, co z kolei doprowadziło do powstania nieskończonej liczby мультивселенных. Według teorii, wszystko, co widzimy wśród obserwowanych przez nas Wszechświata, zawarta tylko w jeden z takich baniek. W nim inflacja zatrzymała się, co pozwoliło pojawić się gwiazd i galaktyk.

Wizualizacja rozwijającej się wieloświata

"Znana teoria nieskończonej inflacji przewiduje, że w ogólnym wymiarze nasz Wszechświat wygląda na nieskończony fraktal, z mozaiką z różnych kieszeni wszechświatów, podzielonych częstszym oceanem", — wyjaśnia Hawking.

"Lokalne prawa fizyki i chemii mogą się różnić od jednej kieszeni do drugiej, razem tworzących мультивселенную. Jednak nigdy nie byłem fanem teorii wieloświata. Jeśli skala różnych wszechświatów wewnątrz wieloświata jest zbyt ogromny, lub nawet nieskończony, to teorię nie można będzie sprawdzić".

W ostatnich latach model nieskończonej inflacji Wszechświata została poddana poważnej krytyce. Na przykład, Paul Стейнхардт, fizyk z uniwersytetu w Princeton, oświadczenie o tym, że początkowo teoria, która wzięła na siebie zadanie powszechnie wyjaśnić wszystko to, co obserwujemy we Wszechświecie, po prostu zmieniła model.

W nowej pracy Hawking i Хертог mówią, że model nieskończonej inflacji jest błędna, ponieważ prawa Ogólnej teorii względności Einsteina są dzielone na poziomie kwantowym, stając się bezużyteczne.

"Problem z znanym modelem nieskończonej inflacji wiąże się z tym, że zakłada ona istnienie w tle wszechświata, która rozwija się zgodnie z Ogólną teorią względności Einsteina i rozważa kwantowe efekty tylko jak drobne fluktuacje", — wyjaśnia Хертог.

"Jednak dynamika nieskończonej inflacji zaciera podział między klasycznej i kwantowej fizyki. W konsekwencji, teoria Einsteina rozpada się w nieskończonej inflacji".

Nowa teoria bierze w podstawę teorii strun – jeden z modeli, który próbuje pogodzić Ogólną teorię względności z kwantową teorią, zastępując najmniejsze cząstki z fizyki cząstek maleńkich niezdecydowani одномерными strunami.

Według голографическому zasadzie w teorii strun, ilość miejsca może być opisany jego granicami. Innymi słowy, w pewnym sensie nasz Wszechświat jest jak hologram, w której fizycznie prawdziwa trójwymiarowa przestrzeń może być matematycznie jest ograniczona do 2D-projekcje na jego powierzchni.

Naukowcy zaproponowali zmianę zasady holograficznej, która przewiduje wymiar czasowy w niekończącej się inflacji, co pozwala opisać wspólna koncepcja, bez konieczności opierania się na Ogólną teorię względności. To z kolei pozwoliło badaczom matematycznie skrócić nieskończoną inflację do nieskończonego stanu na przestrzennej powierzchni z początku Wszechświata – hologram nieskończonej inflacji.

"Kiedy będziemy śledzić ewolucję Wszechświata w czasie, w pewnym momencie dotarliśmy do progu nieskończonej inflacji, gdzie nasze znajome pojęcie czasu przestaje mieć jakiekolwiek znaczenie", — zauważa Хертог.

W 1983 roku Hawking wraz z fizykiem James Хартлом zaproponowali koncepcję bezgranicznej teorii Wszechświata. W niej naukowcy mówili o tym, że w momencie Wielkiego wybuchu we Wszechświecie była tylko przestrzeń, ale nie było czasu i granic. Koncepcja Hawkinga i Хартла dopuszczał istnienie światów równoległych, dla których ustalono jedna funkcja falowa. W tej wielości wszechświatów obserwująca człowiekiem rzeczywistość jest tylko jedną z możliwych.

Według nowej teorii, wczesny Wszechświat miał granice, i to pozwoliło Хокингу i Хертогу uzyskać bardziej wiarygodne prognozy dotyczące jej struktury.

"spodziewamy się, że nasz Wszechświat w ogóle skali wystarczająco gładka i ma granice. Ona nie jest фрактальную strukturę", — powiedział Hawking.

Uzyskane w tej pracy wyniki nie podważają ideę мультивселенных, jednak skracają ich do znacznie mniejszego zakresu.Innymi słowy, teoria wieloświata w przyszłości będzie można sprawdzić, ile, oczywiście, wnioski Hawkinga i Хертога uda się powtórzyć i potwierdzić innymi fizykami.

Sam Хертог chciałbym sprawdzić swoje z Hawkingiem wnioski po obserwacji fal grawitacyjnych, które mogłyby tworzyć nieskończoną inflacji. Te fale są zbyt wielkie, aby można je było określić za pomocą interferometru LIGO, jednak przyszłe interferometry fal grawitacyjnych, takich jak naziemne LISA, a także kolejnych obserwacji tła kosmicznego promieniowania może ich ujawnić, uważa badacz.