Innan en framstående fysiker i vår tid Stephen Hawking har lämnat denna värld, han var tvungen att lämna sin senaste vetenskapliga arbete — hans senaste teori om naturen av Universum, som han skrev tillsammans med sin Belgiska motsvarighet Thomas Hertogdom från det Katolska Universitetet i Leuven. Arbetet var slutligen publiceras i den vetenskapliga tidskriften journal of högenergifysik, och i mer detalj det kan hittas i online-bibliotek arXiv.org.
Thomas Hertog, som var skriven i samarbete med Hawking, sade att deras mål var “att vända sig idén om multiversum på kontrollera vetenskaplig grund”. Publicerad i journal of High Energy Physics, inlämning säger att universum är mycket mindre komplex än vad som antas av rådande teorier om multiversum.
Arbetet är baserat kring begreppet av evigt inflationen Universum, som introducerades 1979 och som publicerades 1981.
Efter Big Bang, universums upplevt en period av exponentiell inflationen (snabb expansion). Då expansionen avtog, och energi i Universum trädde i fråga och kosmisk strålning. Men enligt teorin om evig inflation, Universum förblev bubblor i utrymmet, som helt upphört att expandera eller på väg till ett totalstopp för denna utvidgning, så att de bildar en fraktal stubbar statisk utrymme. Samtidigt i olika rumsliga bubblor på grund av att kvantmekaniska effekter inflationen har inte slutat, vilket i sin tur ledde till bildandet av ett oändligt antal multiversum-teorin. Enligt den teorin, allt vi ser i det observerbara Universum, som ingåtts endast i en av dessa bubblor. I denna inflation slutat, vilket har gett upphov till stjärnor och galaxer.
Visualisering av en expanderande multiversum
“Den vanliga teorin om evig inflation förutspår att den totala omfattningen av vårt universum är som en oändlig fraktal, med en mosaik av olika ficka universum, åtskilda av en ökande havet, säger Hawking.
“Lokala lagar av fysik och kemi kan variera från en ficka universum till en annan, som tillsammans utgör ett multiversum. Men jag var aldrig ett fan av multiversum-teorin. Om skalan är olika universa inom multiversum är för stort eller ens oändlig, då teorin inte kan kontrolleras.”
Under de senaste åren, den modell av eviga inflationen Universum har utsatts för allvarlig kritik. Till exempel, Paul Steinhardt, en fysiker vid Princeton University, har gjort ett uttalande som ursprungligen teorin antas en stor utmaning att förklara vad vi observerar i Universum, bara bytt modell.
I det nya arbetet, stephen Hawking och Hertog säga att den modell för evigt inflationen är felaktigt, eftersom lagarna i den Allmänna relativitetsteorin bryta ner på den kvantmekaniska nivån blir värdelös.
“Problemet med den vanliga modellen av eviga inflationen är att det förutsätter att det finns en bakgrund av universum, som evolyutsioniruet i enlighet med den Allmänna relativitetsteorin, och anser att kvantmekaniska effekter som endast smärre fluktuationer,” förklarar Hartog.
“Men dynamiken i det eviga inflationen raderar uppdelningen mellan klassisk och kvantfysik. Som en konsekvens av Einsteins teori bryter ner i evig inflation”.
Den nya teorin tar grundval av string-teorin – en av de modeller som försöker att länka den Allmänna relativitetsteorin med kvantmekaniken teori, som ersätter de minsta partiklar från partikelfysik av små vibrerande endimensionella strängar.
Enligt den holografiska principen i string-teorin, utrymme kan beskrivas genom dess gränser. Med andra ord, i någon mening, vårt universum är som ett hologram som är fysiskt verkliga tredimensionella rymden kan vara matematiskt reduceras till en 2D-projektion på dess yta.
Forskare har föreslagit en variant av den holografiska principen, vilket projekt den tidsmässiga dimensionen är oändlig inflationen, vilket gör det möjligt att beskriva den övergripande koncept utan att behöva förlita sig på den Allmänna relativitetsteorin. Detta i sin tur får forskarna att matematiskt minska det oändliga till det oändliga inflationen skick på den rumsliga ytan av Universum är en oändlig hologram av inflationen.
“När vi spårade utvecklingen av vårt Universum tillbaka i tiden, någon gång, har vi nått gränsen för evigt inflationen, där våra bekanta begreppet tid inte längre har något värde”, konstaterar Hertog.
1983 Hawking med fysikern James Chartlon föreslagna begreppet oändligt Universum teori. I det forskarna talade om det faktum att det vid tidpunkten för Big Bang var Universum bara utrymme, men inte har tid och gränser. Begreppet Hawking och Hartl erkände existensen av parallella världar som definieras med en enda våg funktion. Denna mångfald av observerbara universa mänskliga verkligheten är bara en av möjliga.
Enligt den nya teorin, det tidiga universum hade gränser, och som har gjort Hawking och Hertog för att få mer tillförlitliga förutsägelser om dess struktur.
“Vi förutspår att vårt universum i Allmänhet skalan är ganska mjuk och har en gräns. Det är inte en fraktal struktur”, säger Hawking.
Erhållits som ett resultat av detta arbete, resultaten inte vederlägga idén om multiversum-teorin, men inte att reducera dem till ett mycket mindre utbud. Med andra ord teorin om multiversum i framtiden kommer det att vara möjligt att kontrollera om det finns, naturligtvis, slutsatserna av Hawking och Hertog kommer att kunna upprepa och bekräfta andra fysiker.
Hertog skulle vilja kolla in deras Hawking insikter genom observation av gravitationsvågor som skulle kunna skapas är oändliga inflationen. Dessa vågor är alltför stor för att kunna identifieras med hjälp av LIGO interferometer, men framtiden gravitationella våg interferometrar som LISA marken, liksom uppföljning observationer av bakgrunden kosmisk strålning kan identifiera, sade forskaren.
Publicerad den senaste verk av Stephen Hawking om naturen av vårt Universum
Nikolai Khizhnyak