Na kilka miesięcy przed swoją śmiercią, Stephen Hawking opublikował artykuł, który miał potwierdzić lub obalić istnienie światów równoległych. Co wykazał?
Praca badawcza napisana przez Stephena Hawkinga i Thomasa Hertoga, fizyka z Katolickiego Uniwersytetu w Leuven, po raz pierwszy ukazała się w dzienniku arXiv w lipcu 2017 r. i została zmodyfikowana na tydzień przed śmiercią Brytyjczyka. Jest to próba wyizolowania typów wszechświatów przewidywanych przez jedną z niepotwierdzonych teorii Hawkinga, modelu „bez granic”, który wyjaśnia Wielki Wybuch.
Model ten opiera się jednak na kilku spekulacyjnych teoriach i wykorzystuje je w odważny sposób do wyciągnięcia niejasnych wniosków.
Frank Wilczek, fizyk teoretyczny z MIT, laureat Nagrody Nobla
Wszechświat bez granic
Korzenie wspomnianej pracy badawczej sięgają najbardziej znanej, ale niesprawdzonej teorii Hawkinga dotyczącej Wszechświata bez granic, która wyjaśnia naturę Wielkiego Wybuchu. Zgodnie z teorią ogólnej względności Einsteina, przed Wielkim Wybuchem musiała istnieć osobliwość albo nieskończenie gęsta plama gorącej materii, która łamała wszelkie prawa fizyki.
W tej koncepcji, która została sformułowana w 1983 r. z Jamesem Hartlem, fizykiem z University of California, osobliwość była jednocześnie czasem i przestrzenią, co oznacza, że przed Wielkim Wybuchem czas, jaki znamy, nie istniał. Wszechświat nie miał granic – jak globus, po którym można podążać w nieskończoność, bez napotkania na jakąkolwiek barierę.
Gdy naukowcy analizowali tę koncepcję, zdali sobie sprawę, że teoria Wszechświata bez granic Hawkinga przewiduje, że gdy dziecięcy Wszechświat „puchnie” wystarczająco szybko, jest w stanie zrodzić inne wszechświaty, a nawet całe multiwersum. Hawking postawił odważną hipotezę, że nasze wszechświat jest tylko jednym z nieskończenie wielu, równoległych wszechświatów, które istnieją w nieskończonym, fraktalnym multiwersum. To doprowadza do pewnego paradoksu: ponieważ istnieje nieskończona liczba wszechświatów, nikt nie jest w stanie jednoznacznie stwierdzić, w którym z nich my żyjemy. To dlatego, że z nieskończoną liczbą możliwości, wszystko staje się możliwe i nie można ustalić żadnych szczegółów na temat Wszechświata.
Hawking nie był zadowolony z tego stanu rzeczy. Postanowiliśmy oswoić tę teorię i opracować metodę przekształcenia idei multiwersum w spójne, sprawdzone ramy naukowe.
Thomas Hertog
Aby ograniczyć nieskończoną liczbę wszechświatów równoległych, naukowcy musieli znaleźć pomost między fizyką kwantową a klasycznymi prawami rządzącymi uniwersum, w którym żyjemy. W pracy naukowej, Hawking i Hertog zastosowali metodę znaną jako holografia w celu połączenia dwóch zestawów w idei. Fizycy stwierdzili na przykład, że wszechświaty, które są gładkie i podobne do naszych, w zasadzie są bardzo prawdopodobne.
Teoria Wszechświata bez granic Hawkinga zakłada, że po Wielkim Wybuchu nasz wszechświat przeszedł gwałtowną ekspansję zwaną kosmiczną inflacją, wzmacniając pierwotne fale grawitacyjne. To starożytne echo narodzin uniwersum zapisane jest w słabym zimnym promieniowaniu mikrofalowym tła. Jeżeli przyszłe satelity wykryją sygnał energetyczny odpowiadający mikrofalowemu promieniowaniu tła zgodny z inflacją przewidywaną przez model Hawkinga, może to dostarczyć silnych dowodów na istnienie multiwersum.
Czy był jakiś początek?
Stephen Hawking uważał, że mówienie o czasowym początku Wszechświata jest bezsensowne. Obecnie wiadomo, że obserwowalny Wszechświat rozciąga się na tyle, na ile światło miało szansę dotrzeć w ciągu 13,7 mld lat od Wielkiego Wybuchu. Czy czasoprzestrzeń poza tą odległością stanowi inny wszechświat, nie nasz? W ten sposób, wiele wszechświatów mogłoby istnieć obok siebie w strukturze przypominającej niedbale zaciągniętą, pogniecioną kołdrę.
Wszechświat spontanicznie wyłonił się z niczego.
Stephen Hawking
Według teorii multiwersum, wszystko, co może się zdarzyć, zdarza się na pewno w którejś z odnóg rzeczywistości, która przypomina rozgałęziające się w każdej sekundzie drzewo życia. Amerykański fizyk Hugh Everett III, który stworzył tzw. Wieloświatową Interpretację Mechaniki Kwantowej, uznaje, że każdy stan superpozycji jest tak samo realny, ale zdarza się w innym, równoległym wszechświecie. To by oznaczało, że każda nasza decyzja powoduje powstanie kolejnego wszechświata.
Niestety, wszelkie rozważania dotyczące multiwersum, to jedynie rozważania teoretyczne. Nie ma żadnych szans na empiryczne zbadanie tego problemu i stwierdzenie, czy wszechświaty równoległe istnieją, czy też nie. Chyba, że pewnego dnia na Ziemi zjawi się przybysz z obcej krainy, który będzie w stanie udowodnić, że pochodzi ze świata równoległego. Czy taki kontakt jest w ogóle możliwy? Zdaniem zwolenników teorii wszechświatów równoległych, doświadczamy go każdego dnia – nawet o tym nie wiedząc. Da się nawet to opisać matematycznie za pomocą tzw. efektu tunelowego. Polega on na tym, że dana cząstka (np. foton) pokonuje barierę energetyczną, chociaż jej energia jest mniejsza niż energia tej przeszkody. Coś, co wydaje się być nierealne w świecie klasycznej fizyki, jest możliwe w mechanice kwantowej.
Jeżeli wszechświaty równoległe istnieją, to być może w jednym z nich wciąż żyje Stephen Hawking, który jest w stanie zagadkę tą rozwiązać. A może już to zrobił? Pytanie, czy już o tym wiemy.
