Stephen Hawking haklı olarak zamanımızın en etkili bilim adamlarından biri olarak görülüyor. Bu gezegendeki zamanında, ünlü fizikçi, bilim iletişimci, yazar ve armatür, Einstein, Newton ve Galileo'nun eş anlamlıları ile eş anlamlı bir isim haline geldi. Daha da etkileyici olan, yavaş, dejeneratif bir hastalıktan muzdarip olmasına rağmen bilim, eğitim ve insani çabalara olan bağlılığını sürdürmeyi başardığıdır.
Hawking kısa bir süre önce vefat etmiş olsa da, etkisi hala hissediliyor. Ölümünden kısa bir süre önce Hawking, son teorisini Evrenin kökenleri hakkında sunan bir bildiri sundu. Bu haftanın başında (2 Mayıs Çarşamba günü) yayınlanan makale, Evren hakkındaki düşünce tarzımızda, nasıl yaratıldığında ve nasıl geliştiğinde devrim yaratabilecek Big Bang Teorisi'ne yeni bir bakış sunuyor.
“Sonsuz enflasyondan yumuşak bir çıkış?” Başlıklı yazı, Yüksek Enerji Fiziği Dergisi.Teori ilk olarak geçen yıl Temmuz ayında Cambridge Üniversitesi'nde düzenlenen ve KU Leuven Üniversitesi'nde Belçikalı bir fizikçi olan Profesör Thomas Hertog'un 75. doğum günü vesilesiyle Hawking'in makalesini (Hertog ortak yazdığı) paylaştığı bir konferansta duyuruldu.
Mevcut bilimsel uzlaşmaya göre, Evrendeki mevcut ve geçmiş maddenin tümü aynı zamanda - kabaca 13.8 milyar yıl önce ortaya çıktı. Şu anda, tüm maddeler sonsuz yoğunluğa ve yoğun ısıya sahip çok küçük bir topa sıkıştırıldı. Aniden, bu top üstel bir oranda şişmeye başladı ve bildiğimiz gibi Evren başladı.
Bununla birlikte, bu enflasyon başladığından beri, kuantum etkilerin Evrenin bazı bölgelerinde sonsuza kadar devam edeceğine inanılmaktadır. Bu, küresel olarak, Evren'in enflasyonunun sonsuz olduğu anlamına gelir. Bu bağlamda, Evrenimizin gözlemlenebilir kısmı (herhangi bir yönde 13,8 milyar ışıkyılı ölçüyor) sadece enflasyonun sona erdiği ve yıldızlar ve galaksilerin oluştuğu bir bölgedir.
Hawking'in geçen sonbahar Cambridge Üniversitesi ile yaptığı röportajda açıkladığı gibi:
“Olağan sonsuz enflasyon teorisi, küresel olarak evrenimizin, şişen bir okyanusla ayrılmış, farklı cep evrenlerinden oluşan bir mozaiği olan sonsuz bir fraktal gibi olduğunu öngörüyor. Yerel fizik ve kimya yasaları, bir cep evreninden diğerine farklılık gösterebilir ve bu da birlikte bir çoklu evren oluşturur. Ama asla çoklu evrenin hayranı olmadım. Çoklu evrendeki farklı evrenlerin ölçeği büyük veya sınırsızsa, teori test edilemez. ”
Hawking ve Hertog yeni makalelerinde, Evrenin sonsuz bir fraktal benzeri çoklu evren olmadığını, ancak sonlu ve makul derecede pürüzsüz olduğunu öngören yeni bir teori öneriyorlar. Kısacası, Büyük Patlama teorisinin bir parçası olarak sonsuz enflasyonun yanlış olduğunu teorileştiriyorlar. Hertog'un açıkladığı gibi:
“Sonsuz enflasyonun olağan açıklamasındaki sorun, Einstein'ın genel görelilik teorisine göre gelişen ve kuantum etkilerini bunun etrafında küçük dalgalanmalar olarak ele alan mevcut bir arka plan evrenini varsaymasıdır. Ancak, sonsuz enflasyon dinamikleri klasik ve kuantum fiziği arasındaki ayrımı ortadan kaldırır. Sonuç olarak, Einstein’ın teorisi sonsuz enflasyonda çöküyor. ”
Bunun aksine, Hawking ve Hertog Genel Relativiteyi kuantum fiziği ile birleştirmeye çalışan teorik fiziğin bir dalı olan String Theory'ye dayanan bir açıklama sunar. Bu teori, yerçekiminin Evrenin diğer üç temel kuvvetiyle (zayıf ve güçlü nükleer kuvvetler ve elektromanyetizma) nasıl etkileşime girdiğini ve böylece Her Şeyin Teorisini (ToE) ürettiğini açıklamak için önerildi.
Basitçe söylemek gerekirse, bu teori Evrenin temel bileşenlerini küçük, tek boyutlu titreşimli teller olarak tanımlar. Hawking ve Hertog'un yaklaşımı, Evrenin büyük ve karmaşık bir hologram olduğunu varsayan sicim teorisinin holografi kavramını kullanır. Bu teoride, bazı 3B uzaylardaki fiziksel gerçeklik, bir yüzeydeki 2B projeksiyonlara matematiksel olarak indirgenebilir.
Hawking ve Hertog birlikte, ebedi enflasyondaki zaman boyutunu yansıtmak için bu kavramın bir varyasyonunu geliştirdiler. Bu, Genel Göreliliğe güvenmek zorunda kalmadan ebedi enflasyonu tanımlamalarını sağladı, böylece enflasyonu zamanın başında uzamsal bir yüzey üzerinde tanımlanan zamansız bir duruma düşürdü. Bu bağlamda, yeni teori Hawking’in “sınır teorisi yok” konusundaki önceki çalışmalarından bir değişikliği temsil ediyor.
Hartle ve Hawking No Bounary Proposal olarak da bilinen bu teori, Evreni kuantum parçacığı gibi inceledi - ona tüm olası Evrenleri tanımlayan bir dalga fonksiyonu atadı. Bu teori ayrıca, eğer Evrenin başlangıcına zamanında geri dönerseniz, bir küre gibi büzülüp kapanacağını öngördü. Son olarak, Evrenin nihayetinde genişlemeyi durduracağını ve kendi içine çökeceğini tahmin etti.
Hertog'un açıkladığı gibi, bu yeni teori daha önceki çalışmalardan ayrılıyor:
“Evrenimizin evrimini zaman içinde geriye doğru izlediğimizde, bir noktada, aşina olduğumuz zaman kavramının hiçbir anlam ifade etmediği sonsuz enflasyon eşiğine ulaşıyoruz. Şimdi geçmişimizde bir sınır olduğunu söylüyoruz. ”
Bu teoriyi kullanarak Hawking ve Hertog, Evrenin küresel yapısı hakkında daha güvenilir tahminler elde edebildiler. Buna ek olarak, geçmiş sınırda sonsuz enflasyondan çıkacağı öngörülen bir Evren de sonlu ve çok daha basittir. Son olarak, en önemlisi, teori, eski sonsuz enflasyon teorisinin öngördüğü sonsuz Multiverse'den daha öngörücü ve test edilebilirdir.
Hawking, “Tek ve benzersiz bir evrene bağlı değiliz, ancak bulgularımız çoklu evrenin, çok daha küçük olası evrenlere önemli ölçüde azaldığını ima ediyor,” dedi. Teoride, sonlu ve pürüzsüz bir Evren gözlemleyebileceğimiz (en azından yerel olarak) ve zaten bildiğimiz fiziksel yasalarla yönetilecek. Farklı fiziksel yasalar tarafından yönetilen sonsuz sayıda Evren ile karşılaştırıldığında, kesinlikle matematiği basitleştirir!
Geleceğe bakıldığında Hertog, yerel Evren hakkında uzay teleskopları tarafından elde edilen verileri kullanarak bu teorinin küçük ölçekler üzerindeki etkilerini incelemeyi planlıyor. Ayrıca, yerçekimi dalgaları (GW) ve tespit edilen birçok olayla ilgili son çalışmalardan yararlanmayı umuyor. Esasen, Hertog, ebedi enflasyondan çıkışta üretilen primordial GW'lerin modeli test etmek için en umut verici araç olduğuna inanmaktadır.
Büyük Patlama'dan bu yana Evrenimizin genişlemesi nedeniyle, bu GW'lerin Lazer İnterferometri Yerçekimi Dalgası Gözlemevi (LIGO) veya Başak dedektörlerinin normal aralığının dışında olan çok uzun dalga boyları olacaktır. Bununla birlikte, uzay tabanlı bir yerçekimi dalga gözlemcisi için ESA liderliğindeki bir plan olan Lazer İnterferometri Uzay Anteni (LISA) ve gelecekteki diğer deneyler bunları ölçebilir.
Bizimle daha uzun olmasına rağmen, Hawking’in nihai teorisi bilime yaptığı derin katkı olabilir. Gelecekteki araştırmaların doğru olduğunu kanıtlaması gerekiyorsa, Hawking modern astrofizik ve kozmolojideki en göz korkutucu sorunlardan birini çözmüş olacak. İnsanların Evren hakkındaki düşüncelerini değiştirerek hayatını harcayan bir adamdan bir başarı daha!
