Statul Hartle-Hawking

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Evoluția universului: starea Hartle-Hawking se află la început, în centrul zonei albe, unde se găsesc fluctuațiile cuantice

Statul Hartle-Hawking (sau teoria statului fără frontiere, cunoscută și prin expresia engleză no-border border, acea propunere fără frontiere) este o teorie a fizicii și un model cosmologic privind originea universului , ca parte a model standard , ipotezat de James Hartle și Stephen Hawking începând cu 1983 , ulterior și cu contribuția lui Thomas Hertog . [1] În această teorie, Big Bang-ul nu derivă dintr-o singularitate gravitațională inițială, ci dintr-o „stare inițială fără frontiere” (de unde și numele propunerii fără limite ), descrisă ca un fel de „cupolă”. Universul - sau mai bine zis, o stare primordială cu o densitate foarte mare de energie și temperatură, foarte asemănătoare cu o gaură neagră [2] - ar fi, prin urmare, autosuficientă și auto-creată, în timp ce spațiul-timp s-ar fi extins la un anumit punct, datorită unui eveniment precum fluctuația din acest vid fals de tip cuantic . [3]

Statul Hartle-Hawking ar fi plasat cronologic ca o perioadă anterioară erei Planck și inflația . De asemenea, este descris ca începutul universului sau multiversului , dincolo de care nu are sens să ne întrebăm ce a existat înainte: a spune că nimic nu a existat este o contradicție în termeni. Big Bang-ul ar fi deci o fază ulterioară acestei stări veșnice care precede totul, fiind ca o graniță a unei sfere sau a unui elipsoid ; nu s-ar putea călători înainte (dacă nu există multiversul ), la fel cum nu s-ar putea afla mai la nord de polul pământului.

Teorie

Forma de cupolă sau parabolă a universului sau proto-universului primitiv care înlocuiește, la lungimea lui Planck (10 -43 cm), singularitatea punctuală din teoria lui Hawking și Hartle. Nu există un început brusc: timpul se estompează treptat spre partea de jos a diagramei. Centrul figurii arată ca un prim moment, dar acesta este doar un efect al modului în care este desenată; nu există un început real și definit, în ciuda faptului că timpul s-a încheiat în direcția trecutului.

Teoria a fost dezvoltată pentru a depăși problema singularității. Fiind universul nostru fără granițe, ar fi, de asemenea, singurul care ar fi putut evolua din natura cuantică nedeterminată a universului primitiv. Modelul prevedea inițial o singularitate (Big Bang), în care, fiind locul și timpul în care, conform aceleiași predicții, ar începe universul, toate legile fizicii (cum ar fi legea conservării masei ) își pierd valabilitatea. , generând paradoxuri și tindând spre infinit.

Hawking a refăcut legile fizice conform unei teorii matematice propuse de Richard Feynman (sumă pe povești sau integrală pe căi ), introducând astfel „ timpul imaginar ”, o abstractizare matematică care vă permite să raportați două evenimente care sunt aleatoriu neconectate sau temporar neconectate. Cu timpul imaginar - adică un timp fără prezența spațiului și spațiului - timp - singularitatea poate fi studiată. Hawking propune astfel un univers infinit sau mai precis fără contururi sau margini, în expansiune și cu un început imaginar în timp. Cu toate acestea, chiar și modelul ipotezat de Hawking este un model care nu poate merge până la capăt și nu poate fi verificat până când nu există o teorie care să unifice gravitația și mecanica cuantică. [4]

În teoria stării fără margini, funcția de undă a universului - adică o imagine pentru a explica modul în care s-a născut universul - este calculată prin integrala pe căi , o funcție de tensiune metrică a definit un (D-1) de suprafață compactă , unde D este dimensiunea spațiu-timp. [1] Această funcție de undă a universului poate satisface ecuația Wheeler-DeWitt . [1]

Modelul cosmologic prezice că universul nu are limite în spațiu-timp , înlocuind Big Bang-ul ca o singularitate gravitațională inițială, cu un model matematic descris prin analogie cu regiunea unui pol terestru: nimeni nu poate călători mai la nord sau la sud de polii respectivi. , deoarece nu există granițe în acel loc. [1]

Sunt prezentate trei căi posibile care contribuie la amplitudinea probabilității unei particule care se deplasează de la punctul A la momentul t 0 la punctul B la un timp diferit t 1 . În calea integrală, fiecare particulă urmează fiecare poveste posibilă.

Inițial, noua propunere prevedea o formă de univers închis, destinată să se încheie într-un Big Crunch sau Big Bounce [5] , dar discuțiile cu Neil Turok au condus la concluzia că absența propusă a condițiilor la graniță este valabilă și în cazul unei univers deschis sau plat, a cărui soartă tipică ar fi Marea îngheț sau moartea termică; „Condiția de graniță a universului este că nu are graniță”, este descrierea modelului, modificat dintr-o sferă într-o posibilă cupolă. [1] [6]

Acest model se bazează pe cosmologia cuantică și gravitația cuantică , dar folosește geometrie complexă în patru dimensiuni, cu un anumit obiect numit instanton . Universul (sau multiversul ) ar apărea din nimic ca o fluctuație cuantică a particulelor elementare și la început ar fi avut o formă de cupolă sau semisferă , în loc de o singularitate , ca în cazul Pământului care este sferic sau mai bine zis eliptice. [7]

Cosmologie de sus în jos

Împreună cu Thomas Hertog, la CERN, în 2006, Hawking a conceput o dezvoltare ulterioară a propunerii sale fără margini, „cosmologia de sus în jos” (un model al Universului reglat fin ), pentru care universul nu avea o stare inițială unică., și, prin urmare, este nepotrivit pentru fizicieni să încerce să formuleze o teorie care încearcă să prezică configurația actuală a universului dintr-o stare inițială precisă. Cosmologia de sus în jos postulează că prezentul poate selecta trecutul dintr-o suprapunere a multor povești posibile (întotdeauna pe baza sumei poveștilor). Conform acestei teorii matematice, este inevitabil să descoperim constantele fizice actuale ale universului nostru, deoarece universul actual „selectează” doar acele istorii trecute care au condus la condițiile actuale. În acest fel, se oferă o explicație antropică pentru motivul pentru care ne aflăm într-un univers care permite existența materiei și a universului, fără a fi nevoie să invocăm existența mai multor universuri, pe care Hawking nu le exclude deloc [8]

Relațiile cu alte teorii

Geometria locală a universului este determinată de faptul dacă Omega este mai mic decât, egal sau mai mare de 1. De sus în jos avem un univers sferic (închis), hiperbolic și unul plat (ambele deschise). Hawking a susținut primul model, dar a spus că al treilea este, de asemenea, posibil și adecvat.

Teoria abordează nașterea universului dintr-o fluctuație cuantică (adică Big Bang), dar sfârșitul va urma celelalte teorii: inflație infinită și universuri noi, o „revenire” sau ruperea țesăturii spațiu-timp. Universul de stat Hartle-Hawking nu are început, dar nu este același cu teoria stării staționare a lui Fred Hoyle (așa-numita creație continuă nu este prezentă); pur și simplu nu are limite inițiale, nici de spațiu, nici de timp.

Acest model vrea să explice în special începutul a tot, nu sfârșitul și, așa cum a propus Hawking, s-ar potrivi bine cu teoriile standard precum teoria cea mai acreditată, inflația cosmologică propusă de Alexei Starobinski și Alan Guth (dar în special varianta inflației veșnice și a inflației haotice - sau a teoriei bulei - de Andrej Linde , deoarece explică nașterea dintr-un neant a-temporal și, din această bule, universul sau universurile sunt apoi originare, adică multiversul ).

Modelul este potrivit și pentru alte teorii despre univers: în acest caz, adevărata stare Hartle-Hawking nu se află în fața Big Bang-ului, ci în fața ipoteticii primei origini a universurilor multiverse și ciclice. Hawking, în special, a studiat teoriile găurii negre primordiale și teoria M (vezi și teoria șirurilor ). [1] [9]

Cea mai recentă lucrare teoretică a lui Hawking, finalizată cu puțin timp înainte de moartea sa cu Thomas Hertog și publicată după moartea sa, se concentrează pe existența multiversului, în versiunea bazată pe teoria inflației eterne, probabil originare în timpul Big Bang-ului, a creat și universul nostru , în cele din urmă destinate morții termice . [10] [11] [12] Aceasta este o lucrare care este grefată pe studiile lui Andrej Linde ( teoria bulei ) și o versiune avansată a teoriei statului fără frontiere a lui Hartle-Hawking. Hertog a descris lucrarea ca „modelul original fără margini al lui Stephen, pe o bază matematică mai fermă. Aceasta ar putea limita multiversul la un set finit și gestionabil (de universuri), permițând astfel testarea modelului » [13] , detectând urme ale altor universuri în fundalul cosmic cu microunde . [14]

Notă

  1. ^ a b c d e f Stephen Hawking, Începutul timpului , la hawking.org.uk . Adus la 10 martie 2014 (arhivat din original la 6 octombrie 2014) .
  2. ^ Stephen Hawking: explică de ce Dumnezeu nu există
  3. ^ Fizica Hawking dovedește că universul este auto-creat Filed 22 noiembrie 2015 în Internet Archive .
  4. ^ Universul ... căutându-și semnificația ...
  5. ^ S. Hawking, Theory of Everything , pp. 94-100
  6. ^ Paul Davies, Creația fără creație
  7. ^ Cosmologie cuantică. Arhivat la 19 mai 2014 la Internet Archive .
  8. ^ Stephen Hawking este pe cale să împlinească 70 de ani! , pe link2universe.net . Adus la 20 ianuarie 2016 (arhivat din original la 29 ianuarie 2016) .
  9. ^ Starea fără granițe poate fi, de asemenea, poziționată în fața unui multivers sau a unei lumi brane sau oriunde este necesar să se vorbească despre infinit sau singularitate; în modelul ecpirotic al branurilor starea fără margini este hiperspațiul în care fluctuează d-branurile . Ahmed Farag Ali și Saurya Das au înlocuit modelul cupolei fără margini al lui Hawking, cu un fluid etern de gravitoni , în cosmologia lor cuantică potențială , în timp ce pentru Roger Penrose universul este alcătuit din cicluri de expansiune infinite Big Bang ( cosmologie conformă ciclic ) și nu necesită o stare inițială.
  10. ^ Îmblânzirea multiversului - teoria finală a lui Stephen Hawking despre big bang . Adus pe 2 mai 2018 .
  11. ^ (EN) SW Hawking și Thomas Hertog, O ieșire lină din inflația eternă? , în Journal of High Energy Physics , vol. 2018, nr. 4, 1 aprilie 2018, p. 147, DOI : 10.1007 / JHEP04 (2018) 147 . Adus pe 2 mai 2018 .
  12. ^ Un univers simplu, ultima moștenire a lui Hawking , în Repubblica.it , 2 mai 2018. Accesat la 2 mai 2018 .
  13. ^ Ultimele cercetări ale lui Stephen Hawking - Teoria multiversului finalizată pe patul de moarte , pe it.euronews.com . Adus pe 19 martie 2018.
  14. ^ Ultima descoperire a lui Hawking: la început a fost multiversul , pe lastampa.it . Adus la 30 martie 2018 .

Bibliografie

Elemente conexe

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Stato_di_Hartle-Hawking&oldid=121930180 ”