Η τελική θεωρία του Στίβεν Χόκινγκ για την προέλευση του σύμπαντος δημοσιεύθηκε σε επιστημονικό περιοδικό μετά τον θάνατο του μεγάλου Βρετανού φυσικομαθηματικού και κοσμολόγου.
Η θεωρία, που αναπτύχθηκε σε συνεργασία με τον καθηγητή Τόμας Χέρτογκ του βελγικού Καθολικού Πανεπιστημίου της Λουβέν, είχε υποβληθεί προς δημοσίευση στην αρχή του έτους, πριν τον θάνατο του Χόκινγκ, στο περιοδικό φυσικής υψηλών ενεργειών “Journal of High Energy Physics”.
Η επιστημονική εργασία, που βασίζεται στη θεωρία των χορδών, προβλέπει ότι το σύμπαν είναι πεπερασμένο και πολύ πιο απλό από ό,τι υποστηρίζουν οι περισσότερες υπάρχουσες θεωρίες για τη «Μεγάλη Έκρηξη» (Μπιγκ Μπανγκ).
Μια πρώτη παρουσίαση της θεωρίας είχε γίνει από τον Χέρτογκ πέρυσι τον Ιούλιο, σε συνέδριο στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ, με αφορμή τα 75α γενέθλια του Χόκινγκ.
Σύμφωνα με τις σύγχρονες θεωρίες, το σύμπαν μας (γνωστό και ως τοπικό σύμπαν) δημιουργήθηκε με μια σύντομη πληθωριστική «έκρηξη», η οποία ακολούθησε ένα κλάσμα του δευτερολέπτου μετά το «Μπιγκ Μπανγκ», ωθώντας το νεογέννητο σύμπαν να διασταλεί απότομα με εκθετικό ρυθμό.
Μια διαδεδομένη πεποίθηση είναι ότι, μόλις αρχίσει ο κοσμικός πληθωρισμός, υπάρχουν περιοχές όπου δεν σταματά ποτέ, με συνέπεια να είναι αέναος. Το παρατηρήσιμο μέρος του σύμπαντός μας είναι απλώς μια περιοχή όπου ο πληθωρισμός έχει σταματήσει, ενώ αλλού συνεχίζεται. Αυτό πιστεύεται ότι έχει ως συνέπεια να δημιουργούνται σαν «φράκταλ» διαφορετικά σύμπαντα, πιθανώς με διαφορετικούς νόμους το καθένα, και όλα μαζί να συνιστούν ένα πολυσύμπαν.
Ο Χόκινγκ δεν υπήρξε ένθερμος οπαδός αυτής της ιδέας του πολυσύμπαντος. Στη νέα εργασία του, μαζί με τον Χέρτογκ, υποστηρίζει ότι αυτή η θεωρία του αιώνιου πληθωρισμού είναι λανθασμένη και, ενώ δεν αρνείται την ύπαρξη του πολυσύμπαντος, το απλοποιεί και υποστηρίζει ότι όλα τα σύμπαντα έχουν ίδιους φυσικούς νόμους με το δικό μας.
Σύμφωνα με τον Χέρτογκ, «το πρόβλημα με τη συνήθη θεωρία του αέναου πληθωρισμού είναι πως υποθέτει ότι υπάρχει στο υπόβαθρο ένα σύμπαν που εξελίσσεται σύμφωνα με τη γενική θεωρία σχετικότητας του Αϊνστάιν, ενώ αντιμετωπίζει τις κβαντικές επιδράσεις ως μικρές διακυμάνσεις γύρω από αυτό. Όμως η δυναμική του αέναου πληθωρισμού καταργεί τη διάκριση ανάμεσα στην κλασσική και στην κβαντική φυσική, με συνέπεια η θεωρία του Αϊνστάιν να παύει να ισχύει στον αέναο πληθωρισμό».
Σύμφωνα με τη θεωρία των Χόκινγκ-Χέρτογκ, «το σύμπαν μας, στις μεγαλύτερες κλίμακες, είναι λογικά ομαλό και πεπερασμένο, συνεπώς δεν αποτελεί μια μορφοκλασματική δομή (φράκταλ)». Η θεωρία τους βασίζεται τόσο στη θεωρία των χορδών, η οποία προσπαθεί να συμφιλιώσει τη βαρύτητα και τη γενική σχετικότητα με την κβαντική φυσική, όσο και στη θεωρία ότι το σύμπαν είναι ένα μεγάλο και πολύπλοκο ολόγραμμα.
Οι Χόκινγκ και Χέρτογκ παρουσιάζουν μια δική τους εκδοχή περί ολογράμματος, που τους επιτρέπει να εξοβελίσουν τον χρόνο και να περιγράψουν τον αέναο κοσμικό πληθωρισμό, χωρίς να χρειάζεται να προσφύγουν στη θεωρία του Αϊνστάιν. Στη νέα θεωρία, ο αέναος πληθωρισμός είναι μια άχρονη κατάσταση πάνω σε μια επιφάνεια του χώρου στην αρχή του χρόνου.
Σύμφωνα με τη διατύπωση του Χόκινγκ πριν πεθάνει, «δεν καταλήγουμε σε ένα μοναδικό σύμπαν, αλλά τα ευρήματά μας παραπέμπουν σε μια σημαντική μείωση του πολυσύμπαντος, σε μια πολύ μικρότερη γκάμα πιθανών συμπάντων». Η νέα αυτή θεωρία, σύμφωνα με τον ίδιο, είναι πιο εύκολο να επιβεβαιωθεί μέσω αστρονομικών και αστροφυσικών παρατηρήσεων.
Ήδη, ο Χέρτογκ σχεδιάζει να μελετήσει τις πρακτικές συνέπειες της νέας θεωρίας σε μικρότερες κλίμακες, που βρίσκονται εντός των ορίων των διαστημικών τηλεσκοπίων. Πιστεύει ότι τα αρχέγονα βαρυτικά κύματα (ρυτιδώσεις του χωροχρόνου) που προκλήθηκαν κατά την έξοδο από τον αέναο πληθωρισμό, θα μπορέσουν να επιβεβαιώσουν το θεωρητικό μοντέλο τους.
Η επέκταση του σύμπαντός μας από τη γέννησή του έως σήμερα σημαίνει ότι αυτά τα βαρυτικά κύματα θα έχουν πλέον πολύ μεγάλα μήκη κύματος, συνεπώς θα είναι αδύνατο να ανιχνευθούν από τους υπάρχοντες επίγειους ανιχνευτές LIGO. Όμως μπορεί ίσως να εντοπισθούν από το μελλοντικό ευρωπαϊκό διαστημικό παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων LISA.
Σύνδεσμος για την επιστημονική δημοσίευση: https://doi.org/10.1007/JHEP04(2018)147
