Enne meie aja väljapaistva füüsiku Stephen Hawkingi lahkumist sellest maailmast õnnestus tal lahkuda oma viimasest teaduslikust tööst - oma viimasest teooriast universumi olemuse kohta, mille kaasautor oli tema Belgia kolleeg Thomas Hertog Leuveni katoliku ülikoolist. Teos on lõpuks avaldatud teadusajakirjas Journal of High Energy Physics ja lisateavet leiate veebipõhisest raamatukogust arXiv.org.
Thomas Hertog, kes kirjutas teose koos Hawkingiga, ütles, et nende eesmärk oli "muuta multiversi idee kontrollitavaks teaduslikuks aluseks". Ja ajakirjas Journal of High Energy Physics avaldatud teoses öeldakse, et universum on palju vähem keeruline, kui tänapäevased mitmeharulised teooriad vihjavad.
Teos põhineb universumi lõpmatu inflatsiooni kontseptsioonil, mis võeti esmakordselt kasutusele 1979. aastal ja avaldati 1981. aastal.
Pärast Suurt Pauku koges universum eksponentsiaalse inflatsiooni perioodi (kiire laienemine). Siis see laienemine aeglustus ja universumi energia kandus mateeriasse ja kosmilisse kiirgusse. Kuid lõpmatu inflatsiooni teooria kohaselt jäid Universumisse kosmose mullid, mis lakkasid täielikult laienemast või suundusid selle laienemise täieliku peatumise poole, moodustades seeläbi staatilise ruumi fraktaalsed ummikud. Samal ajal ei peatunud inflatsioon kvantmõjude tõttu teistes kosmullides, mis omakorda viis lõpmatu arvu multiversete moodustumiseni. Teooria kohaselt on kõik, mida me näeme universumis, mida me näeme, ainult ühes neist mullidest. Selles inflatsioon peatus, mis võimaldas ilmneda tähti ja galaktikaid.
Laieneva multiverse visualiseerimine.
“Tuttav lõpmatu inflatsiooni teooria ennustab, et suures plaanis on meie universum justkui lõpmatu fraktaal, kus erinevate taskuuniversumite mosaiik on eraldatud laieneva ookeani abil,” selgitab Hawking.
„Kohalikud füüsika- ja keemiaseadused võivad erinevates tasku universumites erineda, moodustades koos multiverse. Kuid ma pole kunagi olnud multiverse teooria fänn. Kui mitme universumi eri universumite skaala on liiga suur või isegi lõpmatu, on teooriat võimatu testida."
Viimastel aastatel on Universumi lõpmatu inflatsiooni mudel sattunud tõsise kriitika alla. Näiteks Princetoni ülikooli füüsik Paul Steinhardt tegi avalduse, et algselt muutis teooriat, mis võttis endale ülesande selgitada kõike, mida me universumis jälgime, universaalselt selgitada.
Reklaamvideo:
Uues artiklis väidavad Hawking ja Hertog, et lõpmatu inflatsioonimudel on vale, kuna Einsteini üldrelatiivsuse seadused lagunevad kvanttasandil, muutudes kasutuks.
"Lõpmatu inflatsiooni tuttava mudeli probleem on see, et see eeldab taustauniversumit, mis areneb vastavalt Einsteini üldrelatiivsusteooria teooriale ja käsitleb kvantmõjusid vaid väikeste kõikumistena," selgitab Hertog.
„Lõpmatu inflatsiooni dünaamika hägustab aga vahet klassikalise ja kvantfüüsika vahel. Selle tagajärjel laguneb Einsteini teooria lõpmatuks inflatsiooniks."
Uus teooria põhineb stringiteoorial, ühel mudelil, mis püüab siduda üldist relatiivsust kvantteooriaga, asendades osakeste füüsika kõige õhemad osakesed pisikeste vibreerivate ühemõõtmeliste stringidega.
Hingeteooria holograafilise põhimõtte kohaselt saab ruumi mahtu kirjeldada selle piiride järgi. Teisisõnu, teatud mõttes on meie universum nagu hologramm, milles füüsiliselt tõelist kolmemõõtmelist ruumi saab selle pinnal matemaatiliselt vähendada 2D-projektsiooniks.
Teadlased pakkusid välja holograafilise põhimõtte variatsiooni, mis projitseerib lõpmatu inflatsiooni ajalise mõõtme, võimaldades üldist kontseptsiooni kirjeldada ilma üldisele relatiivsusele tuginemata. See omakorda võimaldas teadlastel matemaatiliselt vähendada lõpmatut inflatsiooni ruumipinnal universumi algusest lõpmatu olekuni - lõpmatu inflatsiooni hologramm.
"Kui jälgisime oma universumi arengut ajas tagasi, jõudsime mingil hetkel lõpmatu inflatsiooni piirini, kus meie tuttaval ajakontseptsioonil pole enam mingit tähendust," märgib Hertog.
1983. aastal pakkus Hawking koos füüsiku James Hartlega välja universumi piiramatu teooria kontseptsiooni. Selles rääkisid teadlased tõsiasjast, et Suure Paugu ajal Universumis oli ainult ruum, kuid polnud aega ja piire. Hawkingi ja Hartle'i kontseptsioon võimaldas eksisteerida paralleelseid maailmu, mille jaoks oli määratletud ühe laine funktsioon. Selles mitmekesises universumis on inimese täheldatud reaalsus vaid üks võimalikest.
Uue teooria kohaselt olid varasel universumil piirid ja see võimaldas Hawkingil ja Hertogil saada selle struktuuri kohta usaldusväärsemaid ennustusi.
„Me ennustame, et meie universum on üldises plaanis üsna sujuv ja sellel on piirid. See ei ole fraktaalne struktuur,”sõnas Hawking.
Selle töö tulemused ei kummuta multiverse ideed, vaid vähendavad neid palju väiksemaks. Teisisõnu, multiverse teooriat saab tulevikus katsetada, kui muidugi Hawkingi ja Hertogi järeldusi saavad korrata ja kinnitada ka teised füüsikud.
Hertog ise tahaks oma järeldusi Hawkingiga testida gravitatsioonilainete vaatluste abil, mida lõputu inflatsioon võib tekitada. Need lained on LIGO-interferomeetriga tuvastamiseks liiga suured, kuid tulevased gravitatsiooniliste lainete interferomeetrid, nagu näiteks maapealne LISA, ja ka hilisemad kosmilise taustkiirguse vaatlused võiksid need tuvastada, ütles teadlane.
Nikolai Khizhnyak
