Ultima teorie a profesorului Stephen Hawking despre Big Bang a fost publicată recent în Journal of High-Energy Physics. Această lucrare a fost realizată de Stephen Hawking în colaborare cu profesorul Thomas Hertog de la Katholieke Universiteit Leuven şi a fost publicată după moartea profesorului Hawking.

Teoriile moderne ale Big Bang-ului prezic că Universul s-a extins exponenţial la o fracţiune de secundă după  Big-Bang, această etapă din evoluţia Universului fiind denumită inflaţia cosmică.

Majoritatea fizicienilor cred, de asemenea, că există regiuni ale Universului unde inflaţia cosmică nu s-a oprit. Cu alte cuvinte, efectele cuantice ar menţine inflaţia cosmică în anumite regiuni ale Universului, astfel încât, la nivel global, inflația cosmică ar fi eternă. Astfel, partea observabilă a Universului ar fi doar o regiune a Unoversului în care inflația cosmică s-a oprit, ceea ce permis formarea stelelor și galaxiilor.

„Teoria standard a inflației eterne prezice că Universul ar fi precum un fractal infinit, cu un mozaic de diferite „universuri de buzunar”, separate de regiuni unde inflaţia cosmică continuă.

Legile locale ale fizicii și chimiei pot diferi de la un „univers buzunar” la altul, care împreună ar forma un multivers.

Nu am fost niciodată un susţinător al teoriei multiversului, deoarece dacă mărimea diferitelor universuri din multivers este foarte mare sau chiar infinită, atunci teoria multiversului nu poate fi testată“, a explicat profesorul Hawking într-un interviu acordat anul trecut.

Stephen HawkingStephen Hawking. Credit: Sci-News

În noua lor lucrare, Hertog şi Hawking susţin că ipoteza inflației eterne nu poate fi considerată o teorie a Big Bang-ului.

„Problema cu teoria inflației eterne este aceea că aceasta presupune existenţa unui univers care evoluează în conformitate cu teoria relativității generale a lui Einstein și pentru care efectele cuantice induc mici diferenţe faţă de prevederile acestei teorii“, a declarat profesorul Hertog.

„Dinamica inflației eterne poate șterge diferenţele dintre fizica clasică și fizica cuantică. Prin urmare, estimăm că Universul la scară mare este neted şi finit. În consecinţă, Universul nu este o structură fractală“, a declarat profesorul Hawking.

Teoria inflației eterne pe care Hawking şi Hertog au elaborat-o se bazează pe teoria corzilor, care este o ramură a fizicii teoretice care încearcă să reconcilieze teoria relativităţii generale cu fizica cuantică considerând că particulele elementare sunt formate, în realitate, din corzi vibrante unidimensionale.

Teoria propusă de Hawking şi Hertog se bazează pe principiul holografic din teoria corzilor, care afirmă că Universul este o hologramă uriaşă și complexă. În consecinţă, realitatea fizică în anumite spații 3D poate fi redusă matematic la proiecții 2D pe o suprafață.

Profesorul Hawking şi profesorul Hertog au dezvoltat o variantă a principiului holografic pentru a elimina dimensiunea temporală din inflația eternă. Acest lucru le-a permis să descrie inflația eternă fără să utilizeze teoria lui Einstein.

În noua lor teorie, inflația eternă este redusă la o stare atemporală definită pe o suprafață spațială de la începutul timpului.

Hawking şi Hertog au folosit această teorie pentru a prezice structura globală a Universului. Astfel, ei au prezis că Universul care rezultă pe baza teoriei lor este finit şi mult mai simplu decât Universul de tip fractal prezis de teoria standard a inflaţiei eterne.

Rezultatele obţinute de Hawking şi Hertog, dacă sunt confirmate de alte studii viitoare, ar putea avea implicații majore asupra teoriei multiversului.

„Teoria noastră nu presupune existenţa unui Univers unic, iar concluziile acesteia implică o complexitate semnificativ mai mică a multiversului, înţelegând prin acest lucru o gamă mult mai mică de universuri posibile“, a declarat profesorul Hawking.

Această concluzie înseamnă că teoria propusă de Hawking şi Hertog este mult mai predictivă și mai testabilă în comparaţie cu teoria standard a inflaţiei eterne.

În continuare profesorul Hertog va studia implicaţiile noii teorii la o scară mai mică a Universului, cu speranţa că predicţiile acestei teorii pot fi observate cu ajutorul telescoapele spațiale.

Hertog crede că studiul undelor gravitaționale primordiale, care au fost generate în momentul în care inflația cosmică s-a oprit, reprezintă cea mai bună modalitate pentru a testa această teorie.

Fizicienii cred că expansiunea Universului a generat unde gravitaționale cu o lungime de undă foarte mare, în afara domeniului de observare al detectoarelor LIGO actuale. Aceste unde ar putea fi însă observate de către viitorul detector spaţial de unde gravitaţionale LISA (Laser Interferometer Space Antenna) sau în cadrul unor experimente viitoare care măsoară radiaţia cosmică de fond.

Sursă: Sci-News