Преди изключителният физик на нашето време Стивън Хокинг да напусне този свят, той успя да остави последната си научна работа - последната си теория за природата на Вселената, която той е в съавторство с белгийския си колега Томас Хертог от Католическия университет в Льовен. Работата най-накрая е публикувана в научното списание Journal of High Energy Physics, а повече подробности можете да намерите в онлайн библиотеката arXiv.org.
Томас Хертог, който е съавтор на работата с Хокинг, заяви, че тяхната цел е "да превърнат идеята за мултиверс в тествана научна основа". И в парче, публикувано в Journal of High Energy Physics, се казва, че Вселената е много по-малко сложна, отколкото предполагат съвременните мултиверс теории.
Работата се базира на концепцията за безкрайната инфлация на Вселената, въведена за първи път през 1979 г. и публикувана през 1981 г.
След Големия взрив Вселената преживява период на експоненциална инфлация (бързо разрастване). Тогава това разширение се забави и енергията на Вселената премина в материя и космическо излъчване. Въпреки това, според теорията за безкрайната инфлация, мехурчетата от космическо пространство останаха във Вселената, която напълно спря да се разширява или се насочи към пълно спиране на това разширение, като по този начин образува фрактални мъртви краища на статичното пространство. В същото време, в други космически мехурчета, поради квантовите ефекти, инфлацията не спира, което от своя страна доведе до образуването на безкраен брой мултиленс. Според теорията всичко, което виждаме във вселената, която наблюдаваме, се съдържа само в един от тези мехурчета. В него инфлацията спря, което позволи появата на звезди и галактики.
Визуализация на разширяващия се мултиверс.
„Познатата теория за безкрайната инфлация прогнозира, че в голям мащаб нашата Вселена е като безкраен фрактал, с мозайка от различни джобни вселени, разделени от разширяващ се океан“, обяснява Хокинг.
„Местните закони на физиката и химията могат да се различават от една джобна вселена до друга, заедно образувайки мултиверс. Обаче никога не съм бил фен на теорията за мултиверситета. Ако мащабът на различните вселени в мултивселената е твърде огромен или дори безкраен, тогава теорията ще бъде невъзможна за тестване."
През последните години моделът на безкрайната инфлация на Вселената попадна под сериозна критика. Например Пол Щайнхард, физик от университета в Принстън, направи изявление, че първоначално теорията, която пое върху себе си задачата да обясни универсално всичко, което наблюдаваме във Вселената, просто промени модела.
Промоционално видео:
В нов документ Хокинг и Хертог твърдят, че моделът на безкрайната инфлация е погрешен, защото законите на Айнщайн за обща относителност се разпадат на квантово ниво, което ги прави безполезни.
„Проблемът с познатия модел на безкрайната инфлация е, че той приема фонова вселена, която се развива според теорията на Айнщайн за обща относителност и третира квантовите ефекти само като малки колебания“, обяснява Хертог.
„Въпреки това динамиката на безкрайната инфлация размива разликата между класическата и квантовата физика. Вследствие на това теорията на Айнщайн се разпада на безкрайна инфлация."
Новата теория се основава на теория на струните, един от моделите, който се опитва да свърже Общата относителност с квантовата теория, като заменя най-малките частици във физиката на частиците с малки вибриращи едноизмерни струни.
Според холографския принцип в теорията на струните обемът на пространството може да бъде описан чрез неговите граници. С други думи, в известен смисъл нашата Вселена е като холограма, в която физически реалното триизмерно пространство може да бъде математически намалено до 2D проекция на повърхността му.
Учените предложиха вариант на холографския принцип, който проектира времево измерение в безкрайната инфлация, което позволява да се опише обща концепция, без да се налага да се разчита на общата относителност. Това от своя страна позволи на изследователите да намалят математически безкрайната инфлация до безкрайно състояние на пространствената повърхност от началото на Вселената - холограма на безкрайната инфлация.
„Когато проследихме еволюцията на нашата Вселена назад във времето, в един момент стигнахме прага на безкрайната инфлация, където познатата ни концепция за времето престава да има някакво значение“, отбелязва Хертог.
През 1983 г. Хокинг, заедно с физика Джеймс Хартъл, предлага концепцията за безгранична теория на Вселената. В него учените говориха за факта, че по времето на Големия взрив във Вселената е имало само пространство, но няма време и граници. Концепцията на Хокинг и Хартъл позволи съществуването на паралелни светове, за които беше определена единна вълнова функция. В това разнообразие от вселени реалността, наблюдавана от човека, е само една от възможните.
Според новата теория ранната Вселена има граници и това позволи на Хокинг и Хертог да получат по-надеждни прогнози за нейната структура.
„Прогнозираме, че нашата вселена в цялостен мащаб е доста гладка и има граници. Това не е фрактална структура - каза Хокинг.
Констатациите от тази работа не опровергават идеята за мултиверса, но ги свеждат до много по-малък диапазон. С други думи, теорията за мултивселената може да бъде тествана в бъдеще, ако, разбира се, заключенията на Хокинг и Хертог могат да бъдат повторени и потвърдени от други физици.
Самият Хертог би искал да изпробва заключенията си с Хокинг чрез наблюдения на гравитационни вълни, които биха могли да бъдат създадени от безкрайна инфлация. Тези вълни са твърде огромни, за да бъдат открити с интерферометъра LIGO, но бъдещите гравитационни интерферометри на вълната, като например наземната LISA, както и последващи наблюдения на фоново космическо излъчване, биха могли да ги открият, заяви изследователят.
Николай Хижняк