La théorie finale de Stephen Hawking sur notre univers fera fondre votre cerveau

La théorie finale de Stephen Hawking sur notre univers fera fondre votre cerveau

(Lwp Kommunikáció / Flickr)

Stephen Hawking, physicien révolutionnaire, nous a laissé un dernier éclat brillant avant sa mort: son dernier article, détaillant son dernière théorie sur l'origine de l'univers , co-écrit avec Thomas Hertog de la KU Leuven.

Le papier, publié dans le Journal de physique des hautes énergies en mai, souligne que l'Univers est beaucoup moins complexe que ne le suggèrent les théories actuelles sur le multivers.

Il repose sur un concept appelé inflation éternelle, introduit pour la première fois en 1979 et publié en 1981 .

Après le Big Bang, l’Univers a connu une période d’inflation exponentielle. Ensuite, il a ralenti et l’énergie convertie en matière et en rayonnement.

Cependant, selon la théorie de l'inflation éternelle, certaines bulles d'espace ont cessé de se gonfler ou ont ralenti sur une trajectoire d'arrêt, créant ainsi une petite impasse fractale d'espace statique.

Pendant ce temps, dans d’autres bulles de l’espace, en raison d’effets quantiques, l’inflation ne s’arrête jamais - conduisant à un nombre infini de multivers.

Selon cette théorie, tout ce que nous voyons dans notre univers observable est contenu dans une seule de ces bulles - l'inflation s'est arrêtée, permettant ainsi la formation d'étoiles et de galaxies.

gonflage multivers

Visualisation du multivers gonflant. (A. Linde / Université de Stanford)

"La théorie habituelle de l'inflation éternelle prédit que globalement notre univers est comme une fractale infinie, avec une mosaïque de différents univers de poche, séparés par un océan en train de se gonfler", Hawking a expliqué .

"Les lois locales de la physique et de la chimie peuvent différer d'un univers de poche à l'autre, formant ainsi un multivers. Mais je n'ai jamais été fan du multivers. Si l'échelle des différents univers du multivers est grande ou infinie, la théorie ne peut pas être testé. "

Même l'un des architectes originaux du modèle de l'inflation éternelle l'a désavoué ces dernières années.

Paul Steinhardt, physicien à l’Université de Princeton, a enregistré en disant que la théorie tenait compte du problème qu’elle était censée résoudre - pour rendre l’univers cohérent avec nos observations - et l’a simplement déplacé vers un nouveau modèle.

Hawking et Hertog disent maintenant que le modèle d’inflation éternelle est faux. En effet, la théorie de la relativité générale d'Einstein tombe en panne à l'échelle quantique .

"Le problème avec le récit habituel de l'inflation éternelle est qu'il suppose un univers de fond existant qui évolue selon la théorie de la relativité générale d'Einstein et considère les effets quantiques comme de petites fluctuations autour de cela" Hertog a expliqué .

"Cependant, la dynamique de l'inflation éternelle efface la séparation entre la physique classique et la physique quantique. En conséquence, la théorie d'Einstein se décompose en une inflation éternelle."

La dernière théorie de Hawking est basée sur la théorie des cordes , un des cadres qui tente de réconcilier la relativité générale avec la théorie quantique en remplaçant les particules ponctuelles en physique des particules par de minuscules chaînes vibrantes à une dimension.

En théorie des cordes, le principe holographique propose qu'un volume d'espace puisse être décrit sur une limite de dimension inférieure; l'univers est donc comme un hologramme, dans lequel la réalité physique dans des espaces 3D peut être mathématiquement réduite à des projections 2D à la surface.

Les chercheurs ont développé une variante du principe holographique qui projette la dimension temporelle en inflation éternelle, ce qui leur a permis de décrire le concept sans avoir à recourir à la relativité générale.

Cela leur a ensuite permis de réduire mathématiquement l’inflation éternelle à un état intemporel sur une surface spatiale au début de l’Univers - un hologramme de l’inflation éternelle.

"Lorsque nous retraçons l'évolution de notre univers dans le temps, nous arrivons à un seuil d'inflation éternelle, où notre notion familière du temps cesse d'avoir un sens", dit Hertog .

En 1983, Hawking et un autre chercheur, le physicien James Hartle, proposèrent ce qu'on appelle le " pas de théorie des limites 'ou l'état' Hartle-Hawking '. Ils ont proposé qu'avant le Big Bang, il y ait de l'espace mais pas du temps. Ainsi, quand il a commencé, l'Univers s'est développé à partir d'un seul point, mais n'a pas de limite.

Selon la nouvelle théorie, l'Univers primitif avait effectivement une limite, ce qui a permis à Hawking et à Hertog de tirer des prévisions plus fiables concernant la structure de l'Univers.

"Nous prédisons que notre univers, aux plus grandes échelles, est raisonnablement lisse et globalement fini. Ce n'est donc pas une structure fractale", Hawking a dit .

C'est un résultat qui ne réfute pas les multivers, mais les réduit à une plage beaucoup plus petite - ce qui signifie que la théorie des multivers sera peut-être plus facile à tester à l'avenir, si le travail peut être reproduit et confirmé par d'autres physiciens.

Hertog a l'intention de le tester en recherchant les ondes gravitationnelles qui auraient pu être générées par une inflation permanente.

Ces ondes sont trop grosses pour être détectées par le LIGO, mais de futurs interféromètres à ondes gravitationnelles tels que les LISA , et les études futures sur le fond cosmique à micro-ondes, pourraient les révéler.

La recherche de l'équipe a été publiée dans le Journal de physique des hautes énergies , et peut être lu en entier sur arXiv . Bonne chance.

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