Одна з останніх робіт Стівена Хокінга опублікована в науковому журналі

На цьому тижні одна з останніх робіт видатного фізика-теоретика Стівена Хокінга, яка була закінчена всього за кілька днів до смерті вченого, була опублікована в науковому журналі. Як повідомляє "Популярная механика", робота написана у співавторстві з Томасом Гертогом і описує математичну хитрість, яка дозволяє відмовитися від теорії про існування мультивсесвіту на користь одого-єдиного Всесвіту - того, в якому ми живемо.

Стаття "М'який вихід з вічної інфляції" присвячена одній з фундаментальних і поки не вирішених проблем сучасної фізики - подіям, що відбувалися в перші миті після Великого вибуху. Згідно з інфляційною гіпотезою, що розділяється сьогодні багатьма провідними вченими, на перших стадіях після Великого вибуху Всесвіт розширювався набагато швидше, ніж зараз; за дуже короткий час він збільшився в розмірах вдвічі як мінімум шістдесят разів, а після цього розширення (інфляція) різко (на кілька десятків порядків) сповільнилося.

Гіпотеза інфляційного Всесвіту, однак, не тільки відповідає на старі питання, але і змушує ставити нові, і одне з її головних питань - про те, чому швидке розширення початкового Всесвіту раптом різко сповільнилося. Щоб пояснити це уповільнення, вчені вдаються до поняття "помилкового вакууму". Звичне нам розуміння вакууму в цьому випадку краще забути; йдеться про речовину, більш щільну, ніж навіть речовина нейтронних зірок. Простір у несправжньому вакуумі зростав експоненціально, і в якийсь момент став таким великим, що енергія всієї системи різко знизилася, а швидкість розширення впала.

Ця гіпотеза працює, і навіть занадто добре: за деякими розрахунками, поки помилковий вакуум ріс по експоненті, з нього могла утворитися не один, а безліч всесвітів. Наш Всесвіт зазнав перехіду у стан з низькою енергією, такі переходи зазнали й інші всесвіти, і від того, коли і в яких умовах це сталося, повинні залежати їхні властивості, зокрема, значення фізичних констант.

У своїй статті Хокінг і Гертог пропонують альтернативну версію подій. Вчені спираються на теорію, сформульовану в 1997 році фізиком Хуаном Малкаденой, що дозволяє порівнювати простори з різним числом вимірів. Образно кажучи, теорія Малкадени дозволяє описати все, що відбувається в банці газованої води, описуючи тільки поверхню цієї банки.

В якості банки у Хокінга і Гертога виступає ранній Всесвіт. Відповідно до інфляційної гіпотези, в перші частки секунди після Великого вибуху він був таким маленьким, що квантові флуктуації поля, під дією якого він розширювався, мужна було порівняти з загальною енергією цього поля. Хокінг і Гертог стверджують, що намагатися описати й цей Всесвіт, і це поле у зрозумілих сучасним фізикам термінах Загальної теорії відносності неможливо. Замість цього слід вчинити так, як Малкадена з банкою газованої води - відкинути один вимір і розрахувати, що відбувається у просторі, позбавленому цього виміру. А відбувається, на думку вчених, народження одного-єдиного Всесвіту, з єдино можливими законами фізики - швидкістю світла у вакуумі, гравітацією і взаємовідношенням між енергією і масою.

У випадку з банкою вчені пропонують перейти з тривимірного простору в двовимірний - площину поверхні банки. За тим же принципом можна відкинути не тільки просторовий вимір, але і, наприклад, час - так і пропонує зробити Гертог. Юний Всесвіт пропонується описувати як тривимірний простір, в якому часу немає - або як щось, в якому час має, грубо кажучи, просторову природу. Це дозволяє довести, що замість дивного мультивсесвіту існує всього один - той, в якому ми живемо.

Хокінг помер 14 березня на 77 році життя. В 22 роки йому діагностували рідкісне невиліковне захворювання моторних нейронів - бічний аміотрофічний склероз. Хвороба прикувала його до інвалідного візка, він практично не міг говорити, окрім як через синтезатор голосу. Однак, незважаючи на прогнози лікарів, що він проживе лише кілька років, і інвалідність Хокінг продовжив займатися науковою діяльністю і досяг світової слави.