Da li je Hoking otkrio tajnu teorije svega?

Ova vest će nesumnjivo oduševiti ljubitelje uvrnutih slagalica i nadrealnih građevina slavnog grafičara Ešera, ali Hokingov tim tvrdi da je njihovo istraživanje mnogo više od mentalne igre – da omogućuje ostvarenje geometrijskih zahteva koje postavlja teorija struna, hipoteza koja je trenutno najbolji kandidat za teoriju svega.

Uspešan preokret U svom novom radu naučnici su stvorili ceo niz modela svemira iz talasnih funkcija s negativnom kosmološkom konstantom, a pokazalo se da se neki od njih ubrzano šire, baš poput našeg. "Pokazalo se da kvantna stanja automatski uključuju obe vrste svemira", rekao je Hercog i dodao da su uz određene talasne funkcije takvi svemiri čak najverovatniji ishod. Ali postavlja se pitanje šta s našim posmatranjima koja pokazuju da je svemir ravan? Naučnici smatraju da na sličan način na koji su Njutonovi zakoni mehanike za tela koja susrećemo u našoj svakodnevnoj realnosti dobra aproksimacija Ajnštajnove teorije relativnosti, svemir nama možda izgleda ravan dok se zapravo temelji na ešerovskoj geometriji. Hercog priznaje da njihov rad još nije gotov, međutim, veruje da će negativna kosmološka konstanta na kraju dovesti do potpunog opisa svemira kakav vidimo. "To je novi put koji se trenutačno otvara, a ne nešto što već imamo", istakao je.

Naime, njihove se kalkulacije temelje na matematičkom preokretu koji se do nedavno smatrao nemogućim, a ako se ideja održi, mogli bismo konačno da shvatimo kako je svemir nastao u velikom prasku i ujedinimo gravitaciju i kvantnu mehaniku.

Jaz između fizičkih teorija

Geometrija o kojoj je ovde reč slična je tzv. teselacijami, odnosno aranžmanima u kojima se geometrijski likovi izmenjuju i ponavljaju kao na gornjoj slici nazvanoj "Granica kruga IV". Mada su ove slike ravne, one su zapravo projekcije alternativne geometrije hiperboličnog svemira, baš kao što su geografske karte projekcije Zemljine lopte. U gornjoj projekciji izgleda da se šišmiši prema krajevima kruga eksponencijalno smanjuju, a u u hiperboličnom svemiru zapravo su svi iste veličine. Ova distorzija nastaje jer hiperbolični svemir ne može da leži u ravni, već izgleda kao poluloptasto.

Ali prema svim poznatim informacijama naš svemir ne izgleda tako. Merenja kosmičkog mikrotalasnog zračenja velikog praska i udaljenosti do zvezda supernova pokazala su da je naš svemir ravan, a ne iskrivljen. Osim toga, on se, zahvaljujući misterioznoj tamnoj energiji, ubrzano širi. Mi ne znamo što je ona niti odakle je došla, međutim, matematički jezik opšte teorije relativnosti omogućuje nam da opišemo ovo ubrzano širenje - potrebno je samo da u njene jednačine ubaciti tzv. kosmološku konstantu s pozitivnim predznakom. Do sada je činjenica da živimo u svemiru koji se širi podrazumevala to da je njegova kosmološka konstanta pozitivna.

Poznato je već dugo da u celoj ovoj priči postoje neki ozbiljni problemi. Opšta relativnost pokriva aspekt svemira koji se širi, ali ne može da opiše veliki prasak. Ona takođe ne uspeva da ujedini gravitaciju, koja deluje u makro razmerama, s kvantnom mehanikom koja funkcioniše u mikro razmerama.

Teorija struna, s druge strane, nudi prekrasno celovitu sliku istorije svemira i povezuje gravitaciju s kvantnom mehanikom. Međutim, njoj najviše odgovara svemir koji je negativno zakrivljen, zaobljen poput sedla, s geometrijom nalik na Ešerovu sliku i negativnom kosmološkom konstantom.

Ovo razilaženje stvorilo je velik problem fizičarima – s jedne strane je svemir koji funkcioniša, ali mu nedostaje potpuna teorija, a s druge je potpuna teorija koja ne opisuje stvaran svemir.

Ali Hoking, Tomas Hertog iz Instituta za teorijsku fiziku na Katoličkom univerzitetu u Belgiji i Džejms Hartli s Kalifornijskog univerziteta u Santa Barbari veruju da su pronašli rešenje koje bi moglo da premosti ovaj jaz. Naime, trojac je otkrio model svemira koji se ubrzano širi uprkos tome što ima negativnu kosmološku konstantu.

To bi pak moglo da znači da bi teorija struna ipak mogla da opisuje svemir koji vidimo. Svoje modele utemeljili su na ideji da bi uz pomoć kvantne slike kosmologije mogli da zaobiđu nedostatke opšte relativnosti. U kvantnoj mehanici jedna jednačina tzv. talasna funkcija opisuje sva moguća stanja u kojima se kvantni objekt može nalaziti i svakome od njih pripisuje odgovarajuću verojatnost. Hoking i Hartli krenuli su u potragu za sličnom talasnom funkcijom koja bi opisivala sve moguće svemire nastale u velikom prasku, uključujući i one u kojima Sunčev sistem nikada ne bi nastao ili bi se život razvio na drugačiji način.

U proteklih 30 godina uvek su operisali s pozitivnom konstantom, jer se smatralo da je ona neizbežna. Međutim, rezultati nisu bili odgovarajući. Naime, teorija struna jednostavno se ne slaže dobro s pozitivnom konstantom. Mnogo više odgovara ešerovska geometrija..