Το 1981, πολλοί από τους κορυφαίους κοσμολόγους του κόσμου συγκεντρώθηκαν στην Ποντιακή Ακαδημία Επιστημών, ένα απόσπασμα των συζευγμένων γραμμών της επιστήμης και της θεολογίας που βρίσκονται σε μια κομψή βίλα στους κήπους του Βατικανού. Ο Stephen Hawking επέλεξε την αυριανή ατμόσφαιρα για να παρουσιάσει αυτό που θα θεωρούσε αργότερα ως την πιο σημαντική του ιδέα: μια πρόταση για το πώς το σύμπαν θα μπορούσε να έχει προκύψει από το τίποτα.

Πριν από τη συζήτηση του Hawking, όλες οι επιστημονικές ή θεολογικές ιστορίες της κοσμολογικής προέλευσης είχαν προσκαλέσει το υπόμνημα “Τι συνέβη πριν από αυτό;” Η θεωρία του Big Bang, για παράδειγμα – πρωτοστάτησε 50 χρόνια πριν από τη διάλεξη του Hawking από τον Βέλγο φυσικό και καθολικό ιερέα Georges Lemaître αργότερα υπηρέτησε ως πρόεδρος της Ακαδημίας Επιστημών του Βατικανού – επιστρέφει την επέκταση του σύμπαντος σε μια ζεστή, πυκνή δέσμη ενέργειας. Από πού προέκυψε όμως η αρχική ενέργεια;

Η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης είχε άλλα προβλήματα. Οι φυσικοί κατανοούσαν ότι μια επεκτεινόμενη δέσμη ενέργειας θα έφθανε σε ένα τσαλακωμένο χάος παρά στον τεράστιο, ομαλό κόσμο που παρατηρούν οι σύγχρονοι αστρονόμοι. Το 1980, το έτος πριν από τη συζήτηση του Hawking, ο κοσμολόγος Alan Guth συνειδητοποίησε ότι τα προβλήματα της Μεγάλης Έκρηξης θα μπορούσαν να καθοριστούν με ένα add-on: μια αρχική, εκθετική ανάπτυξη, γνωστή ως κοσμικός πληθωρισμός, που θα έκανε το σύμπαν τεράστιο, ομαλό και επίπεδο πριν από τη βαρύτητα είχε την ευκαιρία να το καταστρέψει. Ο πληθωρισμός έγινε γρήγορα η κορυφαία θεωρία της κοσμικής καταγωγής μας. Ωστόσο, το ζήτημα των αρχικών συνθηκών παρέμεινε: Ποια ήταν η πηγή του μικροσκοπικού εμπλάστρου που φέρεται να μπαλώθηκε στον κόσμο μας και της πιθανής ενέργειας που το φουσκώνει;

Ο Χόκινγκ, με τη λαμπρότητα του, είδε έναν τρόπο να τερματίσει την ατέρμονη στροβιλισμό προς τα πίσω με την πάροδο του χρόνου: Πρότεινε ότι δεν υπάρχει τέλος ούτε αρχίζει καθόλου. Σύμφωνα με τα πρακτικά της διάσκεψης του Βατικανού, ο φυσικός του Κέιμπριτζ, τότε 39 και ακόμα ικανός να μιλήσει με τη δική του φωνή, είπε στο πλήθος: «Πρέπει να υπάρχει κάτι πολύ ιδιαίτερο για τις οριακές συνθήκες του σύμπαντος και τι μπορεί να είναι περισσότερο ειδικά από την προϋπόθεση ότι δεν υπάρχει όριο; “

Η «πρόταση χωρίς σύνορα», την οποία ο Hawking και ο συχνούς συνεργάτης του, James Hartle, διατύπωσαν πλήρως σε μια δημοσίευση του 1983, οραματίζεται το σύμπαν που έχει το σχήμα ενός κουδουνιού. Ακριβώς όπως ένα κουδούνι έχει μια διάμετρο μηδέν στο κατώτατο σημείο του και σταδιακά διευρύνεται κατά τη διαδρομή προς τα επάνω, το σύμπαν, σύμφωνα με την πρόταση χωρίς όριο, επεκτάθηκε ομαλά από ένα σημείο μηδενικού μεγέθους. Ο Χάρτλ και ο Χόκινγκ έκαναν μια φόρμουλα που περιγράφει ολόκληρη τη λέμβο – τη λεγόμενη “κυματική λειτουργία του σύμπαντος” που περιλαμβάνει ολόκληρο το παρελθόν, το παρόν και το μέλλον ταυτόχρονα – καθιστώντας αμφισβητήσιμη όλη την παρατήρηση των σπόρων της δημιουργίας, του δημιουργού ή οποιασδήποτε μετάβασης από ένα χρόνο πριν.

“Η ερώτηση για το τι ήρθε πριν από το Big Bang δεν έχει νόημα, σύμφωνα με την πρόταση χωρίς σύνορα, επειδή δεν υπάρχει καμία έννοια για το χρόνο που θα μπορούσε να αναφερθεί”, δήλωσε ο Hawking σε άλλη διάλεξη στην Ποντιακή Ακαδημία το 2016, ενάμιση χρόνο πριν ο θάνατός του. “Θα ήταν σαν να ρωτούμε τι βρίσκεται νότια του νότιου πόλου”.

Η πρόταση του Χάρτλ και του Χόκινγκ υπογράμμισε ριζικά τον χρόνο. Κάθε στιγμή στο σύμπαν γίνεται μια διατομή του φλοιού. ενώ αντιλαμβανόμαστε ότι το σύμπαν εξελίσσεται και εξελίσσεται από τη μια στιγμή στην άλλη, ο χρόνος αποτελείται πραγματικά από συσχετισμούς μεταξύ του μεγέθους του σύμπαντος σε κάθε διατομή και άλλων ιδιοτήτων – ιδιαίτερα της εντροπίας ή της διαταραχής του. Η εντροπία αυξάνεται από το φελλό μέχρι τα φτερά, με στόχο ένα αναδυόμενο βέλος χρόνου. Ωστόσο, οι συσχετισμοί είναι λιγότερο αξιόπιστοι, πλησίον του στρογγυλοποιημένου πυθμένα του φρεζαρίσματος. ο χρόνος παύει να υπάρχει και αντικαθίσταται από καθαρό χώρο. Όπως ο Hartle, τώρα 79 και καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, η Σάντα Μπάρμπαρα, το εξήγησε τηλεφωνικά πρόσφατα: «Δεν είχαμε πουλιά στο πολύ πρώιμο σύμπαν. έχουμε πτηνά αργότερα. … Δεν είχαμε χρόνο στο πρώιμο σύμπαν, αλλά έχουμε χρόνο αργότερα ».

Η πρόταση χωρίς όρια έχει γοητεύσει και ενέπνευσε τους φυσικούς για σχεδόν τέσσερις δεκαετίες. “Είναι μια εκπληκτικά όμορφη και προκλητική ιδέα”, δήλωσε ο Neil Turok, κοσμολόγος στο Περιφερειακό Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής στο Waterloo του Καναδά και πρώην συνεργάτης του Hawking. Η πρόταση αποτελούσε μια πρώτη εικασία στην κβαντική περιγραφή του Κόσμου – τη λειτουργία των κυμάτων του σύμπαντος. Σύντομα ένα ολόκληρο πεδίο, η κβαντική κοσμολογία, ξεπήδησε καθώς οι ερευνητές επινόησαν εναλλακτικές ιδέες για το πώς το σύμπαν θα μπορούσε να προέλθει από τίποτα, ανέλυσε τις διάφορες προβλέψεις και τρόπους των θεωριών για να τις δοκιμάσουν και ερμήνευσε το φιλοσοφικό τους νόημα. Η λειτουργία μη-οριακών κυμάτων, σύμφωνα με τον Hartle, “ήταν κατά κάποιο τρόπο η απλούστερη δυνατή πρόταση γι ‘αυτό”.

Αλλά πριν από δύο χρόνια, ένα έγγραφο του Turok, του Job Feldbrugge του Περιφερειακού Ινστιτούτου και του Jean-Luc Lehners του Ινστιτούτου για τη φυσική της βαρύτητας Max Planck στη Γερμανία έθεσαν υπό αμφισβήτηση την πρόταση Hartle-Hawking. Η πρόταση είναι, βέβαια, βιώσιμη μόνο αν ένα σύμπαν που καμπυλώνεται από ένα αδιάστατο σημείο στον τρόπο που φανταζόταν ο Χάρτλ και ο Χόκινγκ, φυσικά, μεγαλώνει σε ένα σύμπαν σαν το δικό μας. Ο Hawking και ο Hartle ισχυρίστηκαν ότι πράγματι αυτό – τα σύμπαντα χωρίς όρια θα τείνουν να είναι τεράστια, εκπληκτικά ομαλά, εντυπωσιακά επίπεδα και να επεκτείνονται, όπως και ο πραγματικός κόσμος. “Το πρόβλημα με την προσέγγιση του Stephen και Jim είναι διφορούμενο”, δήλωσε ο Turok – “βαθιά διφορούμενος”.

Στο έγγραφο του 2017, που δημοσιεύτηκε στο Physical Review Letters, ο Turok και οι συν-συγγραφείς του προσέγγισαν την πρόταση χωρίς όρια του Hartle και Hawking με νέες μαθηματικές τεχνικές που, κατά την άποψή τους, κάνουν τις προβλέψεις του πολύ πιο συγκεκριμένες από πριν. “Ανακαλύψαμε ότι απλά αποτύχασε άθλια”, δήλωσε ο Turok. «Δεν ήταν απλά δυνατή η κβαντική μηχανική για να ξεκινήσει ένα σύμπαν με τον τρόπο που φανταζόταν». Το τρίο έλεγξε τα μαθηματικά τους και έψαξε τις υποκείμενες υποθέσεις τους προτού φτάσουν στο κοινό, αλλά «δυστυχώς», δήλωσε ο Turok, «φαινόταν να είναι αναπόφευκτο ότι η πρόταση Hartle-Hawking ήταν καταστροφή. “

Το χαρτί πυροδότησε μια διαμάχη. Άλλοι εμπειρογνώμονες ανέλαβαν μια σθεναρή υπεράσπιση της ιδέας χωρίς όρια και μια αντίκρουση του συλλογισμού των Turok και των συναδέλφων. “Διαφωνούμε με τα τεχνικά επιχειρήματά του”, δήλωσε ο Thomas Hertog, φυσικός στο Καθολικό Πανεπιστήμιο του Leuven στο Βέλγιο, ο οποίος συνεργάστηκε στενά με τον Hawking για τα τελευταία 20 χρόνια της ζωής του τελευταίου. “Αλλά πιο ουσιαστικά, διαφωνούμε επίσης με τον ορισμό του, το πλαίσιο του, την επιλογή των αρχών του. Και αυτή είναι η πιο ενδιαφέρουσα συζήτηση. “

Μετά από δύο χρόνια πυγμαχίας, οι ομάδες έχουν εντοπίσει την τεχνική διαφωνία τους με διαφορετικές πεποιθήσεις για το πώς λειτουργεί η φύση. Η θερμή – αλλά φιλική – συζήτηση βοήθησε να εδραιωθεί η ιδέα ότι η πιο χτυπημένη φαντασία του Hawking. Ακόμα και οι επικριτές της συγκεκριμένης φόρμουλας του και του Hartle, συμπεριλαμβανομένων των Turok και Lehners, κατασκευάζουν ανταγωνιστικά κβαντο-κοσμολογικά μοντέλα που προσπαθούν να αποφύγουν τις υποτιθέμενες παγίδες του πρωτότυπου διατηρώντας παράλληλα την απεριόριστη γοητεία του.

Κήπος Κοσμικών Απολαύσεων

Ο Hartle και ο Hawking είδαν πολλά μεταξύ τους από τη δεκαετία του 1970, συνήθως όταν συναντήθηκαν στο Κέιμπριτζ για μακρές περιόδους συνεργασίας. Οι θεωρητικές έρευνες του μαύρου τρύπα και οι μυστηριώδεις ιδιαιτερότητες στα κέντρα τους έκαναν το ζήτημα της κοσμικής μας προέλευσης.

Το 1915, ο Albert Einstein ανακάλυψε ότι οι συγκεντρώσεις της ύλης ή της ενέργειας υπονόμευαν τον ιστό του χωροχρόνου, προκαλώντας βαρύτητα. Στη δεκαετία του 1960, ο Hawking και ο φυσικός του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης Roger Penrose απέδειξαν ότι όταν ο χώρος-χρόνος κάμπτεται αρκετά απότομα, όπως μέσα σε μια μαύρη τρύπα ή ίσως κατά τη διάρκεια της Μεγάλης Έκρηξης, καταρρέει αναπόφευκτα και στρέφεται απείρως απότομα προς μια μοναδικότητα, όπου οι εξισώσεις του Einstein κάτω και μια νέα, κβαντική θεωρία της βαρύτητας είναι απαραίτητη. Τα «θεωρήματα μοναδικότητας» του Penrose-Hawking σήμαιναν ότι δεν υπήρχε κανένας τρόπος για να ξεκινήσει ο χώρος-χρόνος ομαλά, χωρίς οραματισμό σε ένα σημείο.

GRAPHIC: "In the ‘Beginning’"

Ο Χόκινγκ και ο Χάρτλ οδήγησαν έτσι να αναλογιστούν την πιθανότητα ότι το σύμπαν άρχισε ως καθαρός χώρος, αντί για δυναμικό χωροχρόνο. Και αυτό τους οδήγησε στη γεωμετρία του κουδουνιού. Καθορίστηκαν η συνάρτηση μη ορίων κύματος που περιγράφει ένα τέτοιο σύμπαν χρησιμοποιώντας μια προσέγγιση που εφευρέθηκε από τον ήρωα του Hawking, τον φυσικό Richard Feynman. Στη δεκαετία του 1940, ο Feynman επινόησε ένα σχήμα για τον υπολογισμό των πιο πιθανών αποτελεσμάτων των κβαντικών μηχανικών συμβάντων. Για να προβλέψουμε, ίσως, τα πιο πιθανά αποτελέσματα μιας σύγκρουσης σωματιδίων, ο Feynman βρήκε ότι θα μπορούσατε να συνοψίσουμε όλα τα πιθανά μονοπάτια που θα μπορούσαν να πάρουν τα συγκρουόμενα σωματίδια, βάρους απλών μονοπατιών περισσότερο από στροβιλισμένες στο άθροισμα. Ο υπολογισμός αυτού του “ολοκληρωμένου μονοπατιού” σας δίνει τη λειτουργία κύματος: μια κατανομή πιθανοτήτων που υποδεικνύει τις διάφορες πιθανές καταστάσεις των σωματιδίων μετά τη σύγκρουση.

Ομοίως, οι Hartle και Hawking εξέφρασαν τη λειτουργία των κυμάτων του σύμπαντος – που περιγράφει τις πιθανές καταστάσεις του – ως το άθροισμα όλων των δυνατών τρόπων που θα μπορούσε να επεκταθεί ομαλά από ένα σημείο. Η ελπίδα ήταν ότι το άθροισμα όλων των πιθανών «ιστοριών επέκτασης», των ομαλών πυθμένων συμπαντικών όλων των διαφορετικών σχημάτων και μεγεθών, θα αποδώσει μια λειτουργία κύματος που δίνει μεγάλη πιθανότητα σε ένα τεράστιο, ομαλό, επίπεδο σύμπαν σαν το δικό μας. Εάν το σταθμισμένο άθροισμα όλων των πιθανών ιστορικών επέκτασης αποφέρει κάποιο άλλο σύμπαν ως το πιο πιθανό αποτέλεσμα, η πρόταση χωρίς σύνορα αποτυγχάνει.

Το πρόβλημα είναι ότι η μονοδιάστατη διαδρομή για όλες τις πιθανές ιστορίες επέκτασης είναι υπερβολικά πολύπλοκη για να υπολογίσει ακριβώς. Υπάρχουν αμέτρητα διαφορετικά σχήματα και μεγέθη σύμπαντος, και το καθένα μπορεί να είναι μια ακατάστατη υπόθεση. “Ο Murray Gell-Mann με συνήθιζε να με ρωτάει”, λέει ο Hartle, αναφερόμενος στον πρόσφατο φυσικό που κέρδισε το βραβείο Νόμπελ, “αν γνωρίζεις τη λειτουργία του κύματος του σύμπαντος, γιατί δεν είσαι πλούσιος;” Φυσικά, για να λύσεις πραγματικά η λειτουργία του κύματος με τη μέθοδο του Feynman, ο Χάρτλ και ο Χόκινγκ έπρεπε να απλοποιήσουν δραστικά την κατάσταση, αγνοώντας ακόμα και τα συγκεκριμένα σωματίδια που πλημμυρίζουν τον κόσμο μας (πράγμα που σημαίνει ότι ο τύπος τους δεν ήταν πουθενά κοντά στην πρόβλεψη της χρηματιστηριακής αγοράς). Θεώρησαν το μονοπάτι που είναι αναπόσπαστο για όλα τα πιθανά σύμπαντα παιχνιδιών στο “minisuperspace”, που ορίζεται ως το σύνολο όλων των συμπαντων με ένα ενεργειακό πεδίο που διέρχεται μέσα από αυτά: την ενέργεια που τροφοδοτεί τον κοσμικό πληθωρισμό. (Στην εικόνα του Hartle και του Hawking, αυτή η αρχική περίοδος μπαλονιών αντιστοιχεί στην ταχεία αύξηση της διαμέτρου κοντά στο κάτω μέρος του φελλού.)

Ακόμα και ο υπολογισμός του minisuperspace είναι δύσκολο να επιλυθεί με ακρίβεια, αλλά οι φυσικοί γνωρίζουν ότι υπάρχουν δύο πιθανά ιστορικά επέκτασης που ενδεχομένως κυριαρχούν στον υπολογισμό. Αυτοί οι αντίπαλοι σχηματισμοί του σύμπαντος αγκυροβολούν τις δύο πλευρές της τρέχουσας συζήτησης.

Οι αντίπαλες λύσεις είναι οι δύο “κλασικές” ιστορίες επέκτασης που μπορεί να έχει ένα σύμπαν. Μετά από μια αρχική εκτόξευση του κοσμικού πληθωρισμού από το μέγεθος μηδέν, αυτά τα σύμπαντα επεκτείνονται σταθερά σύμφωνα με τη θεωρία της βαρύτητας και του χωροχρόνου του Αϊνστάιν. Οι ιστορίες επέκτασης Weirder, όπως τα σύμπαντα που έχουν σχήμα ποδοσφαίρου ή κάμπια, μοιάζουν να ακυρώνουν τον κβαντικό υπολογισμό.

Μια από τις δύο κλασικές λύσεις μοιάζει με το σύμπαν μας. Σε μεγάλες κλίμακες, είναι ομαλή και τυχαία σπαρμένη με ενέργεια, λόγω κβαντικών διακυμάνσεων κατά τον πληθωρισμό. Όπως και στο πραγματικό σύμπαν, οι διαφορές πυκνότητας μεταξύ των περιοχών σχηματίζουν καμπύλη καμπάνας γύρω από το μηδέν. Εάν αυτή η πιθανή λύση κυριαρχεί στην κυματική λειτουργία του minisuperspace, είναι πιθανό να φανταστεί κανείς ότι μια πολύ πιο λεπτομερής και ακριβής εκδοχή της συνάρτησης μη-οριακών κυμάτων θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως ένα βιώσιμο κοσμολογικό μοντέλο του πραγματικού σύμπαντος.

Το άλλο δυνητικά κυρίαρχο σχήμα του σύμπαντος δεν είναι τίποτα σαν την πραγματικότητα. Καθώς διευρύνεται, η ενέργεια που εισπνέει ποικίλλει όλο και περισσότερο, δημιουργώντας τεράστιες διαφορές πυκνότητας από τη μια θέση στην άλλη, που η βαρύτητα επιδεινώνεται σταθερά. Οι διακυμάνσεις της πυκνότητας σχηματίζουν μια καμπύλη ανεστραμμένης καμπάνας, όπου οι διαφορές μεταξύ περιοχών πλησιάζουν το μηδέν, αλλά το άπειρο. Εάν αυτός είναι ο κυρίαρχος όρος στη συνάρτηση μη οριακών κυμάτων για το minisuperspace, τότε η πρόταση Hartle-Hawking φαίνεται να είναι λανθασμένη.

Τα δύο κυρίαρχα ιστορικά μεγέθη παρουσιάζουν μια επιλογή ως προς τον τρόπο με τον οποίο πρέπει να γίνει το ολοκληρωμένο μονοπάτι. Αν οι κυρίαρχες ιστορίες είναι δύο θέσεις σε ένα χάρτη, οι μεγαλοπρεπείς δυνάμεις όλων των πιθανών κβαντομηχανικών συμπάντων, το ερώτημα είναι ποια διαδρομή θα πρέπει να ακολουθήσουμε μέσα από το έδαφος. Ποιο κυρίαρχο ιστορικό επέκτασης, και μπορεί να υπάρξει μόνο ένα, πρέπει να πάρει το “περίγραμμα της ολοκλήρωσης” μας; Οι ερευνητές έχουν διαχωρίσει διαφορετικά μονοπάτια.

Στο έγγραφο του 2017, οι Turok, Feldbrugge και Lehners πήραν ένα μονοπάτι μέσα από τον κήπο των πιθανών ιστοριών επέκτασης που οδήγησαν στη δεύτερη κυρίαρχη λύση. Κατά την άποψή τους, το μόνο λογικό περίγραμμα είναι αυτό που ανιχνεύει τις πραγματικές τιμές (σε αντιδιαστολή με τις φανταστικές τιμές, οι οποίες περιλαμβάνουν τις τετραγωνικές ρίζες των αρνητικών αριθμών) για μια μεταβλητή που ονομάζεται “lapse”. Το Lapse είναι ουσιαστικά το ύψος κάθε πιθανού σύμπαντος – την απόσταση που χρειάζεται για να φτάσει μια ορισμένη διάμετρο. Η έλλειψη ενός αιτιώδους στοιχείου, η απόρριψη δεν είναι συνήθως η συνήθης μας έννοια του χρόνου. Ωστόσο, οι Turok και οι συνάδελφοί του ισχυρίζονται εν μέρει ότι οι πραγματικές τιμές της λήξης έχουν φυσική νόημα. Και το άθροισμα πάνω από τα σύμπαντα με πραγματικές τιμές απόκλισης οδηγεί στην άγρια ​​κυμαινόμενη, σωματικά ανόητη λύση.

“Οι άνθρωποι τοποθετούν τεράστια πίστη στη διαίσθηση του Stephen”, δήλωσε ο Turok τηλεφωνικά. “Για καλό λόγο – εννοώ, είχε πιθανώς την καλύτερη διαίσθηση οποιουδήποτε σε αυτά τα θέματα. Αλλά δεν ήταν πάντα σωστό. “

Imaginary Universes

Ο Jonathan Halliwell, φυσικός στο Imperial College του Λονδίνου, έχει μελετήσει την πρόταση χωρίς όρια από τότε που ήταν μαθητής του Hawking τη δεκαετία του 1980. Ο ίδιος και ο Χάρτλ ανέλυσαν το ζήτημα του περιγράμματος της ολοκλήρωσης το 1990. Κατά την άποψή τους, όπως και ο Hertog’s και προφανώς ο Hawking, το περίγραμμα δεν είναι θεμελιώδες, αλλά μάλλον μαθηματικό εργαλείο που μπορεί να τοποθετηθεί στο μεγαλύτερο πλεονέκτημα. Είναι παρόμοιο με το πώς η τροχιά ενός πλανήτη γύρω από τον ήλιο μπορεί να εκφραστεί μαθηματικά ως μια σειρά από γωνίες, ως μια σειρά από φορές, ή σε σχέση με οποιεσδήποτε από πολλές άλλες βολικές παραμέτρους. “Μπορείτε να κάνετε αυτή την παραμετροποίηση με πολλούς διαφορετικούς τρόπους, αλλά καμία από αυτές δεν είναι πιο φυσική από μια άλλη”, δήλωσε ο Halliwell.

Αυτός και οι συνάδελφοί του υποστηρίζουν ότι, στην περίπτωση του minisuperspace, μόνο τα περιγράμματα που αναδεικνύουν την καλή ιστορία επέκτασης έχουν νόημα. Η κβαντική μηχανική απαιτεί πιθανότητες να προσθέσει σε 1 ή να είναι “κανονικοποιήσιμη”, αλλά το άγριο κυμαινόμενο σύμπαν που προσγειώθηκε στην ομάδα του Turok δεν είναι. Η λύση αυτή είναι ασύλληπτη, μαστίζεται από τα ατελείωτα και απαγορεύεται από τους κβαντικούς νόμους – προφανείς ενδείξεις, σύμφωνα με τους υπερασπιστές του χωρίς σύνορα, να περπατούν με τον άλλο τρόπο.

Είναι αλήθεια ότι τα περιγράμματα που περνούν μέσα από την καλή λύση συνοψίζουν τους δυνατούς συμπάντες με φανταστικές τιμές για τις μεταβλητές που τους λείπουν. Αλλά εκτός από την Turok και την εταιρεία, λίγοι άνθρωποι πιστεύουν ότι αυτό είναι ένα πρόβλημα. Οι φανταστικοί αριθμοί διαπερνούν την κβαντική μηχανική. Στην ομάδα Hartle-Hawking, οι επικριτές επικαλούνται μια λανθασμένη έννοια της αιτιότητας ζητώντας να είναι αληθινή. “Αυτή είναι μια αρχή που δεν είναι γραμμένη στα αστέρια και με την οποία διαφωνούμε βαθύτατα”, δήλωσε ο Hertog.

Σύμφωνα με τον Hertog, ο Hawking ανέφερε σπάνια τη διαμόρφωση του μονοπατιού της πορείας χωρίς τα όρια στα επόμενα χρόνια, εν μέρει λόγω της ασάφειας γύρω από την επιλογή του περιγράμματος. Θεώρησε την ομαλοποιημένη ιστορία επέκτασης, την οποία το μονοπάτι μονοπάτι είχε απλώς βοηθήσει να αποκαλύψει, ως λύση σε μια πιο θεμελιώδη εξίσωση για το σύμπαν που τέθηκε τη δεκαετία του 1960 από τους φυσικούς John Wheeler και Bryce DeWitt. Ο Wheeler και ο DeWitt – μετά από να συζητήσουν το ζήτημα κατά τη διάρκεια μιας παραμονής στο Raleigh-Durham International – ισχυρίστηκαν ότι η κυματική λειτουργία του σύμπαντος, ό, τι κι αν είναι, δεν μπορεί να εξαρτάται από το χρόνο, αφού δεν υπάρχει εξωτερικό ρολόι μέτρησης. Και έτσι η ποσότητα ενέργειας στο σύμπαν, όταν προσθέτετε τις θετικές και αρνητικές συνεισφορές της ύλης και της βαρύτητας, πρέπει να παραμείνει στο μηδέν για πάντα. Η λειτουργία μη-οριακού κύματος ικανοποιεί την εξίσωση Wheeler-DeWitt για το minisuperspace.

Στα τελευταία χρόνια της ζωής του, για να κατανοήσει καλύτερα τη λειτουργία των κυμάτων γενικότερα, ο Χόκινγκ και οι συνεργάτες του άρχισαν να εφαρμόζουν την ολογραφία – μια νέα προσέγγιση που περιπλέκει τον χώρο-χρόνο σαν ένα ολόγραμμα. Ο Χόκινγκ μελετούσε μια ολογραφική περιγραφή ενός σύμπαντος σχήματος κουδουνιού, στο οποίο η γεωμετρία ολόκληρου του παρελθόντος θα προχωρούσε από το παρόν.

Αυτή η προσπάθεια συνεχίζεται στην απουσία του Χόκινγκ. Αλλά ο Turok βλέπει αυτή τη μετατόπιση της έμφασης ως αλλαγή των κανόνων. Με το να απομακρυνθούμε από τη διαμόρφωση του μονοπατιού, λέει, υποστηρικτές της ιδέας χωρίς όρια το έχουν καταστήσει ακατάλληλο. Αυτό που σπουδάζουν δεν είναι πλέον Hartle-Hawking, κατά τη γνώμη του – αν και Hartle ο ίδιος διαφωνεί.

Για το παρελθόν έτος, ο Turok και οι συνάδελφοί του στο Ινστιτούτο Perimeter Institute Latham Boyle και Kieran Finn αναπτύσσουν ένα νέο κοσμολογικό μοντέλο που έχει πολλά κοινά με την πρόταση χωρίς όρια. Αλλά αντί για ένα κουτάλι, οραματίζεται δύο, διατεταγμένο φελλό σε φελλό σε ένα είδος κλεψύδρας σχήμα με το χρόνο που ρέει και στις δύο κατευθύνσεις. Ενώ το μοντέλο δεν έχει αναπτυχθεί ακόμα αρκετά για να κάνει προβλέψεις, η γοητεία του έγκειται στον τρόπο που οι λοβοί του συνειδητοποιούν τη συμμετρία της CPT, έναν φαινομενικά θεμελιώδη καθρέφτη στη φύση που αντανακλά ταυτόχρονα την ύλη και την αντιύλη, αριστερά και δεξιά, και προς τα εμπρός και προς τα πίσω στο χρόνο. Ένα μειονέκτημα είναι ότι οι λοβοί του καθρέφτη-εικόνας του σύμπαντος συναντώνται σε ένα μοναδικότητα, ένα τσίμπημα στο χωροχρόνο που απαιτεί να κατανοηθεί η άγνωστη κβαντική θεωρία της βαρύτητας. Ο Boyle, ο Finn και ο Turok παίρνουν ένα μαχαίρι στη μοναδικότητα, αλλά μια τέτοια προσπάθεια είναι εγγενώς κερδοσκοπική.

Υπήρξε επίσης μια αναβίωση του ενδιαφέροντος για την “πρόταση σήραγγας”, ένας εναλλακτικός τρόπος που το σύμπαν θα μπορούσε να έχει προκύψει από το τίποτα, που σχεδιάστηκε κατά τη δεκαετία του ’80 ανεξάρτητα από τους Ρωσούς-Αμερικανούς κοσμολόγους Αλεξάντερ Βιλενκίν και Αντρέι Λίντε. Η πρόταση, η οποία διαφέρει από τη συνάρτηση μη-οριακών κυμάτων κυρίως μέσω σημείου μείον, εκθέτει τη γέννηση του σύμπαντος ως κβαντικό μηχανικό συμβάν “σήραγγας”, παρόμοιο με όταν ένα σωματίδιο αναδύεται πέρα ​​από ένα φράγμα σε ένα κβαντικό μηχανικό πείραμα .

Ερωτήσεις αφθονούν για το πώς οι διάφορες προτάσεις διασταυρώνονται με τον ανθρωπολογικό συλλογισμό και την περίφημη ιδέα multiverse. Η συνάρτηση μη-οριακών κυμάτων, για παράδειγμα, ευνοεί τα κενά σύμπαντα, ενώ σημαντική ύλη και ενέργεια απαιτούνται για την εξουσία και την πολυπλοκότητα. Ο Hawking ισχυρίστηκε ότι η τεράστια εξάπλωση των πιθανών συμπάντων που επιτρέπεται από τη λειτουργία του κύματος πρέπει να πραγματοποιηθεί σε μερικά μεγαλύτερα multiverse, μέσα στα οποία μόνο περίπλοκα σύμπαντα όπως τα δικά μας θα έχουν κατοίκους ικανούς να κάνουν παρατηρήσεις. (Η πρόσφατη συζήτηση αφορά το κατά πόσον αυτά τα περίπλοκα, κατοικήσιμα σύμπαντα θα είναι ομαλά ή άγρια ​​κυμαινόμενα). Ένα πλεονέκτημα της πρότασης σήραγγας είναι ότι ευνοεί σύμπαντα γεμάτα με ύλη και ενέργεια όπως τα δικά μας, χωρίς να στραφούμε σε ανθρωπολογικούς συλλογισμούς – μπορεί να έχουν άλλα προβλήματα.

Ανεξάρτητα από το πώς θα περάσουν τα πράγματα, ίσως θα μείνει κάποια ουσία της φωτογραφίας Hawking που ζωγράφισε για πρώτη φορά στην Ποντιακή Ακαδημία Επιστημών πριν από 38 χρόνια. Ή ίσως, αντί για ένα μη αρχικό νότιο πόλο, το σύμπαν εξελίχθηκε τελικά από την ιδιαιτερότητα, απαιτώντας εντελώς διαφορετικό είδος κυματικής λειτουργίας. Είτε έτσι είτε αλλιώς, η επιδίωξη θα συνεχιστεί. “Αν μιλάμε για μια κβαντομηχανική θεωρία, τι άλλο υπάρχει για να βρούμε κάτι άλλο από τη λειτουργία του κύματος;” ρώτησε ο Juan Maldacena, ένας διάσημος θεωρητικός φυσικός στο Ινστιτούτο Προηγμένων Μελετών στο Princeton, New Jersey, ο οποίος έμεινε ως επί το πλείστον η πρόσφατη αποτυχία. Το ζήτημα της κυματικής λειτουργίας του σύμπαντος “είναι το σωστό ερώτημα που πρέπει να τεθεί”, δήλωσε ο Maldacena, ο οποίος, παρεμπιπτόντως, είναι μέλος της Ποντιακής Ακαδημίας. «Είτε βρίσκουμε τη σωστή λειτουργία κύματος, είτε πώς πρέπει να σκεφτούμε τη λειτουργία των κυμάτων – είναι λιγότερο σαφής».

Πατήστε εδώ για να συνεχίσετε

ΑΦΗΣΤΕ ΜΙΑ ΑΠΑΝΤΗΣΗ

Please enter your comment!
Please enter your name here