Kosmologen worstelen al lang met de mogelijkheid dat ons universum niet de enkel en alleen universum. In feite, we zouden niets meer kunnen zijn dan een enkele luchtbel in een oneindige, schuimige oceaan, een concept dat bekend staat als het 'multiversum'. Zie je, inflatie is niet één keer gebeurd; zijn altijd gebeurt via een oneindig grote kettingreactie die bekend staat als 'eeuwige inflatie'. Er zal één universum verschijnen, inflatie zal het overnemen, dat heelal uitbreidt, en dat universum zal zijn eigen kwantuminstabiliteiten hebben die meer singulariteiten zullen voortbrengen die verder zullen gaan om meer universums te creëren. Het is alsof je een feestballon opblaast die zelf vele andere feestballonnen voortbrengt die schijnbaar willekeurig uit het rubberen oppervlak losbarsten. Deze situatie klinkt chaotisch, en het is. Voorstanders van deze hypothese denken dat eeuwige inflatie niet te stoppen is, enorm complex en voortdurend nieuwe universa genereren. De wiskunde van deze situatie suggereert dat het multiversum werkt als een fractal.

Het is vermeldenswaard dat elk opeenvolgend universum in het multiversum waarschijnlijk niet dezelfde fysica deelt als ons universum. Eén universum heeft misschien geen zwaartekracht. Een ander ondersteunt misschien niet de krachten die de materie bij elkaar houden. Er zijn veel doodgeboren universums die gewoon niet veel betekenen. Wij mensen hebben gewoon geluk dat we een universum hebben dat de juiste omgeving heeft om te creëren wat we zien, een filosofisch argument dat bekend staat als het antropische principe.

Het probleem met eeuwige inflatie is dat het rommelig en oneindig is, en de hypothese is, uiteindelijk, niet te testen. Wat heeft het voor zin om een ​​prachtig wiskundig model voor het universum (of universums) te hebben als we niet op zijn minst enig observationeel bewijs kunnen vinden dat de multiversumhypothese ondersteunt?

Hawking was geen fan van het multiversum

Dus, wat heeft het onderzoek van Hawking en Hertog te maken met dit meedogenloze multiversum?

In het multiversum, ons universum is slechts een zakuniversum waar de inflatie is geëindigd, en, ondanks de kansen, het vond rust om een ​​overvloed aan sterren en sterrenstelsels te creëren en een stel mensen die op een willekeurige rots leefden en de kosmos overpeinzen. Wat er gaande is buiten onze zak van kalmte is, echter, enigszins anders.

"De gebruikelijke theorie van eeuwige inflatie voorspelt dat ons universum wereldwijd een oneindige fractal is, met een mozaïek van verschillende pocketuniversums, gescheiden door een opblazende oceaan, " zei Hawking vorig jaar in een interview. "De lokale wetten van de natuurkunde en scheikunde kunnen verschillen van het ene zakuniversum tot het andere, die samen een multiversum zouden vormen. Maar ik ben nooit een fan geweest van het multiversum. Als de schaal van verschillende universums in het multiversum groot of oneindig is, kan de theorie niet worden getest."

Het probleem, volgens Hawking en Hertog, ligt bij de onverenigbaarheid van de algemene relativiteitstheorie van Einstein (die de evolutie van het universum regelt) en de kwantummechanica (die de creatie van nieuwe universums zaait door kwantumfluctuaties). Het eeuwige inflatiemodel van het multiversum "vernietigt de scheiding tussen klassieke en kwantumfysica, Hertog zei in het begeleidende persbericht. Einsteins theorie valt uiteen in eeuwige inflatie."

Hun studie gaat niet zo ver als het verzoenen van de algemene relativiteitstheorie met de kwantumfysica (een zoektocht die, tot dusver, niet gelukt), maar ze gebruiken de wiskunde van de snaartheorie om het multiversummodel te vereenvoudigen. Korte samenvatting:De snaartheorie voorspelt dat alle subatomaire deeltjes in ons universum in feite zijn samengesteld uit eendimensionale snaren die zich door de ruimte voortplanten. De trillingstoestand van deze snaren geeft deze deeltjes hun kwantumtoestand (zoals lading, spin en massa). Maar de snaartheorie voorspelt ook het bestaan ​​van het hypothetische graviton, een kwantumdeeltje dat de zwaartekracht draagt. De snaartheorie zou daarom een ​​verklaring kunnen bieden voor hoe Einsteins algemene relativiteitstheorie (zwaartekracht) samengaat met de kwantumfysica.

Met behulp van het wiskundige raamwerk van de snaartheorie, deze studie vereenvoudigt het multiversum. Hawking en Hertog gebruikten het snaartheorieconcept van holografie om ons driedimensionale universum terug te brengen tot een tweedimensionaal "oppervlak, " van waaruit het universum dat we kennen en liefhebben wordt geprojecteerd. Door dit te doen, ze konden eeuwige inflatie beschrijven zonder algemene relativiteit, het creëren van een "tijdloze staat".

"Als we de evolutie van ons universum terug in de tijd volgen, op een gegeven moment komen we op de drempel van eeuwige inflatie, waar onze vertrouwde notie van tijd geen betekenis meer heeft, ', zegt Hertog in een verklaring.

De wiskunde is ingewikkeld, maar het resultaat is interessant. De berekeningen hebben het effect dat het oneindige en fractale multiversum verandert in een veel eenvoudigere (en eindige) situatie dan de eeuwige inflatie voorspelt.

"We zijn niet gebonden aan een enkele, uniek universum, maar onze bevindingen impliceren een significante vermindering van het multiversum, naar een veel kleiner aantal mogelijke universums, ' zei Havik.

Hoe testen we het?

Om het in perspectief te plaatsen, Het laatste artikel van Hawking verandert niet ons begrip van hoe het universum (en, inderdaad, het multiversum) werkt, maar het is een waardevolle aanvulling op een enorm gebied van theoretisch werk. specifiek, Hertog hoopt dat deze studie ons kan helpen bij het zoeken naar oude zwaartekrachtsgolven die werden gegenereerd door eeuwige inflatie. Deze rimpelingen in de ruimtetijd zijn veel te zwak voor de huidige zwaartekrachtgolfdetectoren om te detecteren, echter. We zouden moeten wachten tot geavanceerde op de ruimte gebaseerde observatoria - zoals de geplande LISA-missie van de European Space Agency - worden gelanceerd.