Stephen Hawking
Thomas Hertog este profesor de fizică în Belgia și a fost un apropiat colaborator al faimosului fizician Stephen Hawking, decedat în 2018. Hertog a publicat recent un articol, în care expune pe scurt concluziile cu privire la originea și evoluția universului la care au ajuns cei doi fizicieni, care au fost publicate recent într-o carte intitulată „Despre originea timpului: teoria finală a lui Stephen Hawking”.
Iată principalele idei expuse în articol, mai jos putând lectura integral articolul:
- legile fizicii nu sunt stabile, nu au fost mereu aceleași de-a lungul evoluției universului, ci au evoluat, așa cum a evoluat și viața pe Terra.
- mecanismul prin care această evoluție cosmică ar fi avut loc ar fi avut la bază salturile cuantice și ciudata proprietate a particulelor cuantice de a nu avea o poziție până nu sunt măsurate (observate), denumită „superpoziție”.
- aleatoriul (caracterul probabilistic) ce a stat la baza evoluției universului și concretizării legilor fizicii în forma actuală face ca universul să poată fi înțeles doar retrospectiv.
- deși universul pare unul proiectat, este doar unul reieșit din această lungă evoluție, rezultat al „variației” și „selecției” cosmice.
- timpul și cauzalitatea sunt doar calități emergente, generate în urma interacțiunilor dintre particulele cuantice.
Notă: personal, nu am găsit argumentația din articol nici foarte clară, nici convingătoare. Cel mai probabil în carte vom găsi o mai detaliată descriere a teoriei.
-- Citește și: Șapte idei bizare ale lui Stephen Hawking
Textul articolului:
„Titlu:
Împreună cu Stephen Hawking am creat teoria sa finală a cosmosului, iar mai jos vă prezint ce dezvăluie aceasta despre originile timpului și ale vieții
Regretatul fizician Stephen Hawking mi-a cerut pentru prima dată să lucrez cu el pentru a dezvolta „o nouă teorie cuantică a Big Bangului” în 1998. Ceea ce a început ca un proiect de doctorat a evoluat de-a lungul a aproximativ 20 de ani într-o colaborare intensă care s-a încheiat abia odată cu trecerea sa în neființă, pe 14 martie 2018.
Enigma aflată în centrul cercetărilor noastre în această perioadă a fost modul în care Big Bangul ar fi putut crea condiții atât de ospitaliere pentru viață.
Întrebările despre originea ultimă a universului scot fizica din zona de confort. Cu toate acestea, tocmai aici îi plăcea lui Hawking să se aventureze. Perspectiva - sau speranța - de a rezolva enigma creației cosmice a impulsionat o mare parte din cercetările lui Hawking în cosmologie.
„A merge cu îndrăzneală acolo unde Star Trek se teme să calce” a fost motto-ul lui Hawking, prezent, de asemenea, și pe screen saverul său.
Preocupările științifice comune ne-au apropiat în mod inevitabil. Fiind în preajma lui, nu puteam să nu fiu influențat de determinarea acestuia și încrederea că am putea aborda întrebări dificile. M-a făcut să simt ca și cum am scrie propria noastră poveste a creației, ceea ce, într-un fel, am și făcut.
Pe vremuri, se credea că aparentul caracter de „lucru proiectat” al cosmosului însemna că trebuie să existe un „proiectant”, un Dumnezeu.
Astăzi, oamenii de știință arată către legile fizicii. Aceste legi au o serie de proprietăți uimitoare în ce privește favorizarea apariției vieții. Luați cantitatea de materie și energie din univers, relațiile delicate dintre forțe sau numărul de dimensiuni spațiale. Fizicienii au descoperit că, dacă modifici aceste proprietăți doar un pic, obții un univers lipsit de viață. Aproape că se simte ca și cum universul rezultatul unei intervenții – chiar una importantă.
DE UNDE VIN LEGILE FIZICII?
De la Albert Einstein la Hawking, în lucrările sale inițiale, majoritatea fizicienilor din secolul al XX-lea au considerat relațiile matematice care stau la baza legilor fizice ca fiind adevăruri eterne. Din această perspectivă, designul aparent al cosmosului este o chestiune de necesitate matematică. Universul este așa cum este pentru că natura nu a avut de ales.
La începutul secolului al XXI-lea a apărut o altă explicație. Poate că trăim într-un multivers, un spațiu enorm care dă naștere unui mozaic de universuri, fiecare cu propriul său tip de Big Bang și propria fizică. Ar avea sens, din punct de vedere statistic, ca unele dintre aceste universuri să favorizeze viața.
Cu toate acestea, astfel de ipoteze au fost prinse într-o spirală de paradoxuri și fără predicții verificabile.
ÎNTOARCEREA PE DOS A COSMOLOGIEI
Putem ajunge la o teorie mai solidă? Da, dar numai renunțând la ideea, inerentă cosmologiei multiversului, că teoriile noastre fizice pot avea o perspectivă divină, ca și cum ar fi în afara întregului cosmos.
Este evident și aparent tautologic: teoria cosmologică trebuie să explice faptul că existăm în univers. „Nu suntem îngeri care privesc universul din exterior”, mi-a spus Hawking. „Teoriile noastre nu sunt niciodată decuplate de noi.”
Ne-am propus să regândim cosmologia din perspectiva unui observator. Acest lucru a necesitat adoptarea regulilor ciudate ale mecanicii cuantice, care guvernează microuniversul particulelor și atomilor.
Conform mecanicii cuantice, particulele pot fi în mai multe locuri în același timp - o proprietate numită superpoziție. Doar atunci când o particulă este observată, aceasta are (aleatoriu) o poziție definită. Mecanica cuantică implică, de asemenea, salturi cuantice și fluctuații aleatorii, cum ar fi particulele (virtuale) care apar în spațiul gol și dispar imediat.
Într-un univers cuantic, așadar, un trecut și un viitor tangibile ies dintr-o ceață de posibilități prin intermediul unui proces continuu de observare. Astfel de observări cuantice nu trebuie să fie făcute neapărat de oameni. Mediul sau chiar o singură particulă pot „observa”.
Nenumărate astfel de acte cuantice de „observare” transformă în mod constant ceea ce ar putea fi în ceea ce se întâmplă, „atrăgând” astfel universul mai ferm către existență. Și odată ce ceva a fost observat, toate celelalte posibilități devin irelevante.
Am descoperit că, atunci când privim înapoi la cele mai timpurii etape ale universului printr-o lentilă cuantică, există un nivel mai profund de evoluție în care chiar și legile fizicii se schimbă și evoluează, în sincronizare cu universul care se conturează. Această meta-evoluție are o aromă darwiniană.
Variația (schimbarea) apare deoarece salturile cuantice aleatorii provoacă deviații frecvente de la ceea ce este cel mai probabil.
Selecția apare pentru că unele dintre aceste deviații pot fi amplificate și „înghețate”, datorită actelor de observare cuantică.
Interacțiunea dintre aceste două forțe concurente – variația și selecția – în universul primordial a produs un arbore ramificat al legilor fizicii.
Rezultatul este o revizuire profundă a fundamentelor cosmologiei. Cosmologii încep de obicei prin a presupune legile și condițiile inițiale care existau în momentul Big Bangului, apoi iau în considerare modul în care universul de astăzi a evoluat din ele. Dar sugerăm că aceste legi ale fizicii sunt ele însele rezultatul evoluției.
Dimensiunile din univers, forțele existente și tipurile de particule se transmută și se diversifică în cuptorul Big Bangului – oarecum analog cu felul în care speciile biologice apar după miliarde de ani – și își dobândesc forma în timp.
Mai mult decât atât, aleatoriul implicat în aceste procese înseamnă că rezultatul acestei evoluții – setul specific de legi ale fizicii care fac universul nostru ceea ce este – poate fi înțeles doar retrospectiv.
Într-un anumit sens, universul timpuriu a fost o suprapunere a unui număr enorm de lumi posibile. Dar ne uităm la univers astăzi într-un moment în care oamenii, galaxiile și planetele există. Asta înseamnă că vedem istoria care a condus la apariția noastră.
Observăm parametrii cu „valori norocoase”. Dar greșim să presupunem că au fost proiectate sau că au fost întotdeauna așa.
PROBLEMA CU TIMPUL
Cheia ipotezei noastre este că, privind către înapoi în timp, evoluția către mai multă simplitate și mai puțină structură continuă până la capăt. În cele din urmă, chiar și timpul și, odată cu el, legile fizicii dispar.
Această viziune este susținută în special din forma holografică a teoriei noastre. „Principiul holografic” prezice că, așa cum o hologramă pare să aibă trei dimensiuni, deși conține doar două, evoluția întregului univers este codificată în mod similar pe o suprafață abstractă, atemporală.
Hawking și cu mine vedem timpul și cauzalitatea ca fiind „calități emergente”, neavând existență anterioară, dar care decurg din interacțiunile dintre nenumărate particule cuantice. Este un pic asemănător cu modul în care temperatura rezultă din mișcarea unui grup de atomi, chiar dacă niciun atom nu are temperatură.
-- Citește și: Cum se transferă căldura?
Ne aventurăm înapoi în timp, având o imagine din ce în ce mai neclară asupra hologramei. În cele din urmă, se pierd toate informațiile codificate în hologramă. Aceasta ar fi originea timpului, Big Bangul.
Timp de aproape un secol, am studiat originea universului pe fundalul stabil al legilor imuabile ale naturii. Dar teoria noastră observă istoria universului din interior, istorie care include, în stadiile sale incipiente, genealogia legilor fizicii. Nu legile ca atare, ci capacitatea lor de a se transmuta reprezintă aspectul cel mai important.
Observațiile cosmologice viitoare ar putea găsi dovezi în acest sens. De exemplu, observațiile de precizie ale undelor gravitaționale - ondulații în structura spațiu-timpului - pot dezvălui semnăturile unora dintre primele momente ale universului. Dacă vor fi identificate, teoria cosmologică de final a lui Hawking s-ar putea dovedi a fi cea mai importantă moștenire științifică a sa.”
Traducere și adaptare după Stephen Hawking - his final theory of the cosmos
