Колега Стівена Гокінга завершив остаточну теорію космосу
Професор фізики Томас Гертог, який співпрацював із Стівеном Гокінгом повідомив, що завершив остаточну теорію космосу. Для The Conversation він опублікував основні тези нової теорії походження світу. SPEKA публікує головне із матеріалу, зокрема про виникнення життя, парадокс часу та чи існують мультивсесвіти.
Співпраця Стівена Гокінга та Томаса Гертога
Як розповідає, Томас Гретог, покійний фізик Стівен Гокінг попросив його попрацювати з ним над розробкою «нової квантової теорії Великого вибуху» в 1998 році. Те, що спершу починалося як докторський проєкт, переросло в інтенсивну співпрацю, яка тривала до самої смерті Гокінга 14 березня 2018 року.
У квітні 2023 року Томас Гертог опублікував книгу «Про походження часу: остання теорія Стівена Гокінга».
Вчені намагались знайти відповідь на питання як Великий Вибух міг створити умови, настільки сприятливі для життя.
Чому Всесвіт придатний для життя?
Уявіть собі Всесвіт із надзвичайно сильною гравітацією. Зірки формувалися б з дуже невеликої кількості матеріалу. Вони були б меншими, ніж у нашому Всесвіті, і жили б менше часу, якого б не вистачило б для еволюції життя на планетах. Або ж Всесвіт із надзвичайно слабкою гравітацією у якому не можуть сформувати зірки, планети та – зрештою – живі істоти.
Та це стосується не тільки гравітації.
Значення багатьох сил і частинок у Всесвіті, вимірюються у 30 так званих фундаментальних константах і, здається, ідеально узгоджуються, щоб забезпечити еволюцію розумного життя. Але немає теорії, яка б пояснювала, чому ці константи мають таке значення.
Водночас якщо хоч трохи змінити ці властивості, наприклад, швидкість світла, Всесвіт стає неживим.
Але звідки беруться закони фізики та їх числові величини? Більшість фізиків 20-го століття вважали математичні співвідношення, що лежать в основі фізичних законів, вічними істинами. З цієї точки зору, очевидний дизайн космосу є питанням математичної необхідності. Всесвіт такий, як він є, тому що у природи не було вибору.
Теорія мультивсесвіту
На початку 21-го століття з'явилося інше пояснення. Можливо, ми живемо в мультивсесвіті, величезному просторі, який породжує мозаїку всесвітів, кожен зі своїм власним типом Великого вибуху та фізики. Саме тому статистично мало б сенс, щоб деякі з цих всесвітів були зручними для життя.
Важливо зазначити, що існування (чи ні) мультивсесвіту є наслідком теперішнього розуміння фундаментальних законів фізики. Теорія не прийшла в голови примхливих фізиків, які читають надто багато науково-фантастичних книжок.
Теорія добре узгоджується із теорією струн та явищем інфляції Всесвіту (припущенням, що нетривалий час після Великого вибуху світ зазнав надзвичайно прискореного розширення).
Щоправда, Гокінг та Гертог із теорією не згодні. Зокрема тому, що відмовились від ідеї, властивої космології мультивсесвіту, про те, що наші фізичні теорії можуть дивитися, ніби стоячи за межами всього космосу.
Це очевидний і, здавалося б, тавтологічний момент: космологічна теорія повинна пояснити той факт, що ми існуємо у Всесвіті. «Ми не ангели, які дивляться на Всесвіт ззовні», — сказав Гокінг. «Наші теорії ніколи не відокремлюються від нас».
Еволюція космосу
Відповідно до квантової механіки, частинки можуть перебувати в кількох можливих місцях одночасно – ця властивість називається суперпозицією. Лише тоді, коли частинка спостерігається, вона (випадково) вибирає певне положення. Квантова механіка також передбачає випадкові відхилення від фізичної норми, які називаються флуктацією та «стрибки» частинок, які вискакують із порожнього простору та знову зникають.
У квантовому всесвіті минуле і майбутнє виникають із можливих сценаріїв за допомогою безперервного процесу спостереження. Томас Гертог та Гокінг стверджують, що такі квантові спостереження не обов’язково проводити людям. Навколишнє середовище або навіть одна частинка може «спостерігати».
«Безліч таких квантових спостережень постійно перетворює те, що може бути, на те, що відбувається, тим самим міцніше залучаючи Всесвіт до існування. І як тільки щось було помічено, всі інші можливості стають неактуальними».
Вчені припускають, що подібне спостереження створює щось на кшталт еволюції, у якій навіть закони фізики змінюються, синхронізуючи Всесвіт, який формується.
Космологи, коли пояснюють розвиток світу зазвичай починають із припущення, законів і початкових умов, які існували на момент Великого вибуху, а потім розглядають, як із них розвинувся сучасний Всесвіт. Натомість Гокінг та Гертог припускають, що ці закони самі є результатом еволюції.
Ранній Всесвіт був суперпозицією з величезної кількості можливих світів. Однак зараз ми спостерігаємо Всесвіт, коли вже існують люди, галактики та планети. Це означає, що ми бачимо історію, яка призвела до нашої еволюції.
«Ми спостерігаємо параметри з «щасливими значеннями». Але ми помиляємося, якщо будемо вважати, що вони були якимось чином розроблені або завжди були такими», — пояснює свою теорію Томас Гертог.
Як пояснити що таке час та чи існує він взагалі
Якщо рухатись назад, то за теорією вчених, еволюція до більшої простоти та меншої структури триває постійно. Зрештою, навіть час, а разом з ним і фізичні закони зникають.
Свою теорію вчені узгоджують із так званим «голографічним принципом» Всесвіту. Принцип голографії у фізиці передбачає, що подібно до того, як голограма здається тривимірною, хоча насправді є лише в двох вимірах, еволюція всього Всесвіту подібним чином існує на абстрактній, позачасовій поверхні.
Гокінг і Гертог розглядають час і причинність як «вихідні якості» , які не існували раніше, але виникають у результаті взаємодії між незліченною кількістю квантових частинок. Це трохи схоже на те, як температура виникає з багатьох атомів, що рухаються разом, хоча жоден атом не має температури.
Наразі у вчених поки що немає фундаментального підтвердження такої концепції часу. Однак Гертог покладається на спостереження гравітаційних хвиль. У 1916 році, коли Айнштайн представив фізикам новий спосіб мислення про простір, час і гравітацію. Загальна теорія відносності об’єднала те, що ми зазвичай вважаємо окремими сутностями – простір і час – у те, що зараз називається «простір-час».
Щоб уявити гравітаційні хвилі подумайте про рух рукою по воді. Брижі або хвилі поширюються якийсь час від свого джерела, але згодом згасають.
Будь-який об’єкт, що рухається крізь просторово-часову тканину, викликає хвилі в цій тканині. Лише найсильніші події викликають спотворення, достатньо великі, щоб їх можна було виявити на Землі.