Stephen Hawking ve ben onun son evren teorisini yarattık – işte zamanın ve yaşamın kökenleri hakkında ortaya koyduğu şey

Rahmetli fizikçi Stephen Hawking benden ilk olarak 1998’de “Büyük Patlama’nın yeni bir kuantum teorisini” geliştirmek için onunla çalışmamı istedi. 14 Mart 2018.

Bu dönem boyunca araştırmamızın merkezinde yer alan muamma, Big Bang’in yaşama bu kadar elverişli koşulları nasıl yaratmış olabileceğiydi. Cevabımız şu oluyor yeni bir kitapta yayınlandı“Zamanın Kökeni Üzerine: Stephen Hawking’in Son Teorisi.”

Kozmosun veya evrenin nihai kökeni hakkındaki sorular, fiziği rahatlık alanından çıkarır. Yine de bu tam olarak Hawking’in girişimde bulunmayı sevdiği yerdi. Kozmik tasarımın bilmecesini çözme olasılığı ya da umudu, Hawking’in kozmoloji araştırmalarının çoğunu yönlendirdi. “Uzay Yolu’nun adım atmaktan korktuğu yere cesurca gitmek” onun sloganıydı ve aynı zamanda ekran koruyucusuydu.

Ortak bilimsel arayışımız, kaçınılmaz olarak yakınlaştığımız anlamına geliyordu. Onun etrafındayken, gizemli soruların üstesinden gelebileceğimiz konusundaki kararlılığı ve iyimserliğinden etkilenmemek mümkün değil. Bana kendi yaratılış hikayemizi yazıyormuş gibi hissettirdi ki bir anlamda bunu da yazdık.

Eski günlerde, kozmosun görünürdeki tasarımının bir tasarımcı, yani bir Tanrı olması gerektiği anlamına geldiği düşünülüyordu. Bugün, bilim adamları bunun yerine fizik yasalarına işaret ediyor. Bu yasaların bir dizi çarpıcı yaşam doğuran özelliği vardır. Evrendeki madde ve enerji miktarını, kuvvetlerin hassas oranlarını veya uzamsal boyutların sayısını alın.

fizikçiler keşfetti bu özellikleri çok az değiştirirseniz, evreni cansız hale getirir. Sanki evren bir düzeltme, hatta büyük bir evrenmiş gibi geliyor.

Ama fizik yasaları nereden geliyor? Albert Einstein’dan Hawking’in daha önceki çalışmalarına kadar, 20. yüzyıl fizikçilerinin çoğu, fiziksel yasaların altında yatan matematiksel ilişkileri ebedi gerçekler olarak kabul ettiler. Bu görüşe göre, kozmosun görünen tasarımı matematiksel bir gereklilik meselesidir. Evren böyle çünkü doğanın başka seçeneği yoktu.

21. yüzyılın başında farklı bir açıklama ortaya çıktı. Belki de bir çoklu evrende, her biri kendi Big Bang ve fiziğine sahip bir evrenler yaması yaratan muazzam bir alanda yaşıyoruz. Bu evrenlerden birkaçının yaşam dostu olması istatistiksel olarak anlamlı olacaktır.

Bununla birlikte, çok geçmeden bu tür çoklu evren düşünceleri bir paradokslar sarmalına kapıldı ve hiçbir doğrulanabilir tahmin yoktu.

Kozmolojiyi tersine çevirmek

Daha iyisini yapabilir miyiz? Evet, Hawking ve ben bunu ancak çoklu evren kozmolojisine içkin olan, fiziksel teorilerimizin sanki tüm kozmosun dışında duruyormuş gibi Tanrı’nın gözünden bakabileceği fikrinden vazgeçerek öğrendik.

Bu bariz ve görünüşte totolojik bir noktadır: kozmolojik teori, evrende var olduğumuz gerçeğini açıklamalıdır. Hawking, “Bizler evrene dışarıdan bakan melekler değiliz” dedi. “Teorilerimiz asla bizden ayrılmaz.”

Kozmolojiyi bir gözlemcinin bakış açısından yeniden düşünmek için yola çıktık. Bu, parçacıkların ve atomların mikro dünyasını yöneten tuhaf kuantum mekaniği kurallarının benimsenmesini gerektiriyordu.

Kuantum mekaniğine göre, parçacıklar aynı anda birkaç olası konumda olabilir; bu, süperpozisyon adı verilen bir özelliktir. Yalnızca bir parçacık gözlemlendiğinde (rastgele) kesin bir konum seçer. Kuantum mekaniği ayrıca parçacıkların boşluktan fırlayıp tekrar kaybolması gibi rastgele sıçramaları ve dalgalanmaları da içerir.

Bu nedenle, bir kuantum evreninde, sürekli bir gözlem süreci aracılığıyla bir olasılıklar pusundan somut bir geçmiş ve gelecek ortaya çıkar. Bu tür kuantum gözlemlerinin insanlar tarafından yapılmasına gerek yoktur. Çevre, hatta tek bir parçacık bile “gözlemleyebilir”.

Bu tür sayısız kuantum gözlem eylemi, olabilecek olanı sürekli olarak olana dönüştürür, böylece evreni daha sıkı bir şekilde varoluşa çeker. Ve bir şey gözlemlendiğinde, diğer tüm olasılıklar geçersiz hale gelir.

Evrenin ilk aşamalarına kuantum merceğinden baktığımızda, fizik yasalarının bile şekillenmekte olan evrenle senkronize olarak değiştiği ve geliştiği daha derin bir evrim düzeyi olduğunu keşfettik. Dahası, bu meta-evrimin Darwinci bir havası var.

Rastgele kuantum sıçramaları en olası olandan sık sık sapmalara neden olduğu için varyasyon devreye girer. Seçilim devreye girer, çünkü bu gezintilerden bazıları kuantum gözlemi sayesinde büyütülebilir ve dondurulabilir. İlkel evrende bu iki rakip güç -değişim ve seçilim- arasındaki etkileşim, dallanan bir fiziksel yasalar ağacı üretti.

Sonuç, kozmolojinin temellerinin derin bir revizyonudur. Kozmologlar genellikle Büyük Patlama anında var olan yasaları ve başlangıç ​​koşullarını varsayarak işe başlarlar, sonra günümüz evreninin bunlardan nasıl evrildiğini düşünürler. Ancak biz, bu yasaların kendilerinin de evrimin sonucu olduğunu öne sürüyoruz.

Boyutlar, kuvvetler ve parçacık türleri, biyolojik türlerin milyarlarca yıl sonra ortaya çıkmalarına benzer şekilde, sıcak Büyük Patlama’nın fırınında dönüşür ve çeşitlenir ve zamanla etkili biçimlerini kazanır.

Dahası, söz konusu rastgelelik, bu evrimin sonucunun – evrenimizi olduğu gibi yapan belirli fiziksel yasalar dizisinin – olduğu anlamına gelir.ancak geriye bakıldığında anlaşılabilir.

Bir anlamda erken evren, çok sayıda olası dünyanın üst üste binmesiydi. Ama bugün evrene insanların, galaksilerin ve gezegenlerin var olduğu bir zamanda bakıyoruz. Bu, evrimimize yol açan tarihi gördüğümüz anlamına gelir.

Parametreleri “şanslı değerler” ile gözlemliyoruz. Ancak bunların bir şekilde tasarlandığını veya hep böyle olduğunu varsaymakla yanılıyoruz.

Zamanla ilgili sorun

Hipotezimizin özü, zamanda geriye doğru akıl yürütmenin, daha fazla basitliğe ve daha az yapıya doğru evrimin sonuna kadar devam etmesidir. Nihayetinde, zaman bile ve onunla birlikte fizik kanunları da kaybolur.

Bu görüş, özellikle teorimizin holografik biçiminden kaynaklanmaktadır. “holografik prensip“Fizikte, bir hologramın gerçekte yalnızca iki boyutta kodlanmışken üç boyutlu görünmesi gibi, tüm evrenin evriminin de benzer şekilde soyut, zamansız bir yüzey üzerinde kodlandığını öngörür.

Hawking ve ben, zamanı ve nedenselliği, önceden var olmayan, ancak sayısız kuantum parçacığı arasındaki etkileşimlerden kaynaklanan “ortaya çıkan nitelikler” olarak görüyoruz. Bu biraz, tek bir atomun sıcaklığı olmamasına rağmen, birçok atomun birlikte hareket etmesinden sıcaklığın ortaya çıkmasına benziyor.

Uzaklaştırarak ve holograma daha bulanık bir bakış atarak zamanda geriye yolculuk yapılabilir. Ancak sonunda, hologramda kodlanmış tüm bilgiler kaybedilir. Bu, zamanın başlangıcı olacaktır – Büyük Patlama.

Neredeyse bir asırdır, evrenin kökenini değişmez doğa yasalarının istikrarlı arka planına karşı inceledik. Ama bizim teorimiz, evrenin tarihini içerden ve en erken evrelerinde fizik yasalarının soykütüğünü içeren bir tarih olarak okur. Son sözü söyleyen yasalar olduğu gibi değil, dönüştürme kapasiteleridir.

Gelecekteki kozmolojik gözlemler bunun kanıtını bulabilir. Örneğin, yerçekimi dalgalarının (uzay-zamanın dokusundaki dalgalanmalar) hassas gözlemleri, evrenin ilk kollarından bazılarının imzalarını ortaya çıkarabilir. Eğer tespit edilirse, Hawking’in kozmolojik sonu onun en büyük bilimsel mirası olabilir.

Bu makale şu adresten yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak orijinal makale.