Stephen Hawking upravičeno velja za enega najvplivnejših znanstvenikov našega časa. V njegovem času na tem planetu je sloviti fizik, znanstveni komunikator, avtor in svetilnik postal ime gospodinjstva, sinonim za všečke Einsteina, Newtona in Galilea. Še bolj impresivno je dejstvo, da mu je uspelo ohraniti zavezanost znanosti, izobraževanju in humanitarnim prizadevanjem, kljub temu da je prebolel počasno, degenerativno bolezen.
Čeprav je Hawking nedavno umrl, se njegov vpliv še vedno čuti. Tik pred smrtjo je Hawking predložil članek, v katerem je ponudil svojo zadnjo teorijo o nastanku vesolja. Članek, ki je bil objavljen v začetku tega tedna (v sredo, 2. maja), ponuja nov zagon teorije velikega poka, ki bi lahko spremenil način razmišljanja o vesolju, kako je bil ustvarjen in kako se je razvil.
Članek z naslovom "Nemoten izhod iz večne inflacije?" Je bil objavljen v Časopis za visoko energijsko fiziko.Teorija je bila prvič objavljena na konferenci na univerzi v Cambridgeu julija lani, na kateri je profesor Toma Hertog (belgijski fizik z univerze KU Leuven) ob 75. rojstnem dnevu delil Hawkingov prispevek (ki je bil soavtor).
Po trenutnem znanstvenem soglasju so vse sedanje in pretekle snovi v vesolju nastale istočasno - pred približno 13,8 milijarde let. V tem času se je vsa snov strnila v zelo majhno kroglico z neskončno gostoto in intenzivno toploto. Nenadoma se je ta kroglica začela napihovati z eksponentno hitrostjo in Vesolje, kot vemo, se je začelo.
Vendar pa je široko prepričanje, da bodo od takrat, ko se je začela ta inflacija, v nekaterih regijah vesolja kvantni učinki za vedno delovali. To pomeni, da je po vsem svetu inflacija vesolja večna. V tem pogledu je opazovani del našega Vesolja (ki meri 13,8 milijarde svetlobnih let v kateri koli smeri) le regija, v kateri se je inflacija končala in nastale so zvezde in galaksije.
Kot je Hawking pojasnil v intervjuju z univerze Cambridge lansko jesen:
"Običajna teorija večne inflacije napoveduje, da je naše globalno vesolje kot neskončni fraktal z mozaikom različnih žepnih vesolj, ločenih z napihljivim oceanom. Lokalni zakoni fizike in kemije se lahko razlikujejo od enega žepa do drugega, kar bi skupaj tvorilo multiverzum. Nikoli pa nisem bil ljubitelj multiverzuma. Če je obseg različnih vesoljev v multiverzumu velik ali neskončen, teorije ni mogoče preizkusiti. ”
V svojem novem prispevku Hawking in Hertog ponujata novo teorijo, ki predvideva, da Vesolje ni neskončen fraktalni multiverzumu, ampak je končno in dokaj gladko. Skratka, teoretizirajo, da je večna inflacija, ki je del teorije velikega poka, napačna. Kot je pojasnil Hertog:
"Problem z običajnim računom večne inflacije je, da prevzame obstoječe ozadje vesolja, ki se razvija po Einsteinovi teoriji splošne relativnosti in kvantne učinke obravnava kot majhna nihanja okoli tega. Vendar dinamika večne inflacije odpravlja ločitev med klasično in kvantno fiziko. Posledično se Einsteinova teorija razbije v večni inflaciji. "
V nasprotju s tem Hawking in Hertog ponujata razlago, ki temelji na teoriji strun, veji teoretične fizike, ki poskuša poenotiti splošno relativnost s kvantno fiziko. Ta teorija je bila predlagana za razlago, kako gravitacija vpliva na tri druge temeljne sile vesolja (šibke in močne jedrske sile in elektromagnetizem), s čimer je nastala Teorija vsega (ToE).
Preprosto povedano, ta teorija opisuje temeljne sestavine Vesolja kot drobne enodimenzionalne vibrirajoče strune. Hawkingov in Hertogtov pristop uporablja holografski koncept teorije strun, ki postavlja predznak, da je Vesolje velik in zapleten hologram. V tej teoriji lahko fizično resničnost v določenih 3D-prostorih matematično zmanjšamo na 2D projekcije na površino.
Skupaj sta Hawking in Hertog razvila različico tega koncepta, da bi zasnovala dimenzijo časa v večni inflaciji. To jim je omogočilo, da opišejo večno inflacijo, ne da bi se zanašali na splošno relativnost, s čimer so inflacijo zmanjšali na brezčasno stanje, opredeljeno na prostorskem površju na začetku časa. V tem pogledu nova teorija predstavlja spremembo od prejšnjega dela Hawkinga o „teoriji brez meja“.
Ta teorija je Univerzo poznala tudi kot predlog za Hartle in Hawking No Bounary, vendar je vesolje gledala kot kvantni delček - dodeljevala mu je valovno funkcijo, ki opisuje vse možne vesolje. Ta teorija je tudi napovedovala, da se bo, če se vrnete v čas nazaj na začetek Vesolja, skrčila in zaprla kot krogla. Nazadnje je napovedovalo, da se bo Vesolje sčasoma nehalo širiti in propadati nase.
Kot pojasnjuje Hertog, je ta nova teorija odmik od prejšnjega dela:
»Ko v času izsledimo evolucijo našega vesolja, v nekem trenutku pridemo do praga večne inflacije, kjer nam znani pojem časa preneha imeti kakršen koli pomen. Zdaj pravimo, da v naši preteklosti obstaja meja. "
S to teorijo sta Hawking in Hertog uspela izpeljati bolj zanesljive napovedi o globalni strukturi vesolja. Poleg tega je vesolje, za katerega se pričakuje, da bo nastalo iz večne inflacije na pretekli meji, prav tako končno in veliko enostavnejše. Nenazadnje je teorija bolj napovedna in preizkušljiva od neskončnega Multiverseja, ki ga je predvidevala stara teorija večne inflacije.
"Nismo spuščeni v eno samo, edinstveno vesolje, vendar naše ugotovitve pomenijo znatno zmanjšanje multiverzuma na veliko manjši obseg možnih vesoljev," je dejal Hawking. Teoretično je končno in gladko Vesolje tisto, ki ga lahko opazujemo (vsaj lokalno) in ga bomo vodili fizikalni zakoni, ki jih že poznamo. V primerjavi z neskončnim številom Vesoljev, ki jih upravljajo različni fizikalni zakoni, vsekakor poenostavlja matematiko!
V prihodnosti Hertog namerava preučiti posledice te teorije na manjših lestvicah s pomočjo podatkov, ki jih dobri vesoljski teleskop o lokalnem vesolju. Poleg tega upa, da bo izkoristil nedavne študije o gravitacijskih valovih in številnih dogodkih, ki so jih odkrili. Hertog v bistvu verjame, da so prvotne GW, ustvarjene na izhodu iz večne inflacije, najbolj obetavno sredstvo za preizkus modela.
Zaradi širjenja našega vesolja od velikega praska bi te GW imele zelo dolge valovne dolžine, ki so zunaj običajnega obsega Laser interferometrije Gravitacijsko-valovnega observatorija (LIGO) ali detektorjev Device. Vendar pa jih lahka interferometrijska vesoljska antena (LISA) - načrt, ki ga vodi ESA za vesoljsko opazovalnico z gravitacijskimi valovi - in drugi prihodnji poskusi jih lahko merijo.
Čeprav je dlje z nami, je Hawkingova končna teorija lahko njegov temeljni prispevek k znanosti. Če bi se mu prihodnje raziskave izkazale za pravilne, bo Hawking rešil enega najbolj zastrašujočih problemov v sodobni astrofiziki in kozmologiji. Še en dosežek človeka, ki je preživel življenje in spremenil, kako ljudje razmišljajo o Vesolju!
