Stephen Hawking s pravom se smatra jednim od najutjecajnijih znanstvenika našeg vremena. U svoje vrijeme na ovoj planeti, poznati fizičar, znanstveni komunikator, autor i svjetiljka postalo je kućno ime, sinonim za Einstein, Newton i Galileo. Ono što je još impresivnije jest činjenica da je uspio zadržati svoje opredjeljenje za znanost, obrazovanje i humanitarne napore, iako je patio od spore, degenerativne bolesti.
Iako je Hawking nedavno preminuo, njegov se utjecaj još uvijek osjeća. Nedugo prije smrti Hawking je predao članak koji nudi svoju konačnu teoriju o porijeklu Svemira. Rad, koji je objavljen ranije ovog tjedna (u srijedu, 2. svibnja), nudi novo prihvaćanje teorije velikog praska koja bi mogla revolucionirati način na koji razmišljamo o Svemiru, kako je stvoren i kako se razvijao.
Rad pod naslovom "Glatki izlaz od vječne inflacije?" Objavljen je u Časopis za visoku energetsku fiziku.Teorija je prvi put objavljena na konferenciji na Sveučilištu u Cambridgeu u srpnju prošle godine, gdje je profesor Thomas Hertog (belgijski fizičar sa Sveučilišta KU Leuven) dijelio Hawkingov rad (čiji je Hertog koautor) u povodu njegovog 75. rođendana.
Prema sadašnjem znanstvenom konsenzusu, sva tekuća i prošla materija u Svemiru nastala su istodobno - prije otprilike 13,8 milijardi godina. U to se vrijeme sva tvar zbije u vrlo malu kuglu s beskonačnom gustoćom i intenzivnom toplinom. Odjednom se ta lopta počela naduvati eksponencijalnom brzinom, a Svemir kakav znamo, počeo je.
Međutim, rasprostranjeno je mišljenje da će, otkad je započela ova inflacija, kvantni učinci zauvijek trajati u nekim regijama svemira. To znači da je globalno inflacija Svemira vječna. U tom je pogledu promatrani dio našeg Svemira (koji mjeri 13,8 milijardi svjetlosnih godina u bilo kojem smjeru) samo je regija u kojoj je inflacija završila i formirale se zvijezde i galaksije.
Kao što je Hawking objasnio u intervjuu sa Sveučilišta Cambridge prošle jeseni:
„Uobičajena teorija vječne inflacije predviđa da je globalno naš svemir poput beskonačnog fraktala, s mozaikom različitih džepnih svemira, razdvojenih napuhanim oceanom. Lokalni zakoni fizike i kemije mogu se razlikovati od jednog džepa do drugog, koji bi zajedno tvorili multiverzum. Ali nikad nisam bio obožavatelj multiverzuma. Ako je razmjera različitih svemira u multiverzumu velika ili beskonačna, teorija se ne može provjeriti. ”
U svom novom radu, Hawking i Hertog nude novu teoriju koja predviđa da svemir nije beskonačni multiverzum sličan fraktalima, već je konačan i razmjerno gladak. Ukratko, oni teoretiziraju da je vječna inflacija, kao dio teorije Velikog praska, pogrešna. Kao što je Hertog objasnio:
"Problem s uobičajenim računom vječne inflacije je taj što pretpostavlja postojeći pozadinski svemir koji se razvija prema Einsteinovoj teoriji opće relativnosti i kvantne efekte tretira kao male fluktuacije oko toga. Međutim, dinamika vječne inflacije uklanja brišu između klasične i kvantne fizike. Kao posljedica toga, Einsteinova se teorija ruši u vječnoj inflaciji. "
Suprotno ovome, Hawking i Hertog nude objašnjenje na temelju teorije strune, grane teorijske fizike koja pokušava ujediniti opću relativnost s kvantnom fizikom. Ova je teorija predložena da objasni kako gravitacija djeluje s tri druge temeljne sile Svemira (slabe i jake nuklearne sile i elektromagnetizam), stvarajući tako Teoriju svega (ToE).
Jednostavno rečeno, ova teorija opisuje temeljne sastavnice Svemira kao sićušne, jednodimenzionalne vibrirajuće žice. Hawkingov i Hertogtov pristup koristi holografski koncept teorije struna koji postulira da je Svemir veliki i složen hologram. U ovoj se teoriji fizička stvarnost u određenim 3D prostorima može matematički svesti na 2D projekcije na površinu.
Hawking i Hertog zajedno su razvili varijaciju ovog koncepta kako bi projicirali dimenziju vremena u vječnoj inflaciji. To im je omogućilo da opišu vječnu inflaciju bez da se oslanjaju na opću relativnost, čime su inflaciju sveli na bezvremeno stanje definirano na prostornoj površini na početku vremena. U tom pogledu, nova teorija predstavlja promjenu od Hawkingovog ranijeg rada o „teoriji bez granica“.
Poznata i kao prijedlog Hartle i Hawking No Bounary, ova je teorija gledala na Univerzum kao kvantnu česticu - dodijelivši mu valnu funkciju koja je opisala sve moguće Svemire. Ova je teorija također predviđala da će se, ako se vratite u vrijeme na početak Svemira, smanjiti i zatvoriti poput sfere. Napokon, predviđalo je da će se Svemir s vremenom prestati širiti i urušavati u sebe.
Kao što objašnjava Hertog, ova nova teorija odstupi od onog ranijeg djela:
"Kad vremenom pratimo evoluciju našeg svemira unatrag, u nekom trenutku stižemo na prag vječne inflacije, gdje naša poznata predodžba o vremenu prestaje imati ikakvo značenje. Sada kažemo da u našoj prošlosti postoji granica. "
Koristeći ovu teoriju, Hawking i Hertog uspjeli su izvući pouzdanija predviđanja o globalnoj strukturi Svemira. Osim toga, Univerzum za koji se predviđa da će izaći iz vječne inflacije na prošloj granici također je konačan i puno jednostavniji. Posljednje, ali ne najmanje bitno, teorija je prediktivnija i testiranija od beskonačnog Multiverzuma koji je predviđala stara teorija vječne inflacije.
"Nismo spušteni ni u jednom jedinstvenom svemiru, ali naša otkrića podrazumijevaju značajno smanjenje multiverzuma, na mnogo manji raspon mogućih svemira", rekao je Hawking. Teoretski, konačan i gladak Univerzum je onaj koji možemo promatrati (barem lokalno) i koji će se upravljati fizičkim zakonima koje već poznajemo. U usporedbi s beskonačnim brojem Svemira kojima vladaju različiti fizikalni zakoni, to sigurno pojednostavljuje matematiku!
Gledajući unaprijed, Hertog planira proučiti implikacije ove teorije na manjim mjerilima koristeći podatke dobivene svemirskim teleskopima o lokalnom Svemiru. Pored toga, nada se da će iskoristiti nedavne studije o gravitacijskim valovima (GW) i mnogim otkrivenim događajima. U osnovi, Hertog vjeruje da su primordijalni GW-ovi stvoreni na izlazu iz vječne inflacije najperspektivnije sredstvo za testiranje modela.
Zbog širenja našeg svemira od Velikog praska, ovi GW-i imali bi vrlo velike valne duljine, one izvan normalnog raspona Laser interferometrije gravitacijsko-valnog opservatorija (LIGO) ili detektora Device. Međutim, svemirska antena za lasersku interferometriju (LISA) - ESA-plan za svemirsku opservatoriju gravitacijskog vala koji se temelji na svemiru - i drugi budući eksperimenti možda ih mogu mjeriti.
Iako je s nama duže, Hawkingova posljednja teorija mogla bi biti njegov duboki doprinos znanosti. Ako mu se buduća istraživanja pokažu ispravnim, Hawking će riješiti jedan od najnezahvalnijih problema moderne astrofizike i kozmologije. Još samo jedno dostignuće čovjeka koji je proveo svoj život mijenjajući kako ljudi razmišljaju o Svemiru!
