Είναι το Σύμπαν μας μια μοναδική ατυχία ή ένας ατελείωτος κύκλος;

Ο Paul Steinhardt είναι σκισμένος. Από τη μια εργάζεται και συμβάλλει στη θεωρία του πληθωρισμού εδώ και δεκαετίες. Από την άλλη πλευρά, πιστεύει ότι μπορεί κάλλιστα να είναι λάθος.

Ο πληθωρισμός περιγράφει το πρώιμο σύμπαν που διέρχεται από μια αφάνταστα γρήγορη διαστολή στα σπάργανά του, από το μέγεθος ενός ατομικού πυρήνα σε κάτι σαν το μέγεθος του σημερινού παρατηρήσιμου σύμπαντος, σε ένα απειροελάχιστο κλάσμα του δευτερολέπτου. Όταν προτάθηκε, το 1980, υποσχέθηκε να εξηγήσει την αξιοσημείωτη ομοιομορφία του παρατηρήσιμου σύμπαντος μας. Ανεξάρτητα από την κατεύθυνση του νυχτερινού ουρανού που κοιτάζετε, βλέπετε περίπου την ίδια πυκνότητα άστρων και γαλαξιών—σε μεγάλη διάκριση με την αναμενόμενη ταραχώδη, αποσπασματική φύση του πρώιμου σύμπαντος πριν από τον πληθωρισμό.

Αλλά μετά από 35 χρόνια μελέτης, ο Steinhardt και άλλοι έχουν αρχίσει να υποστηρίζουν ότι η θεωρία είναι λάθος. Κάθισε με τον Ναυτίλο για να εξηγήσω γιατί.

Τι είναι η πληθωριστική θεωρία;

Φαντάσου ότι κάθομαι σε ένα τραπέζι απέναντί ​​σου. Αν ο χώρος ανάμεσά μας άρχιζε να τεντώνεται με τον ίδιο ρυθμό που έκανε θεωρητικά στο πρώιμο σύμπαν, θα πήγαινε πολύ γρήγορα για να φτάσουν τα ηχητικά κύματα που προέρχονται από το στόμα μου. Δεν θα μπορούσατε να με ακούσετε — ούτε καν να με δείτε, για αυτό το θέμα. Το φως δεν μπορούσε καν να ακολουθήσει τον ρυθμό που εκτείνεται αυτός ο χώρος. Αυτό είναι το είδος της επέκτασης για το οποίο μιλάμε όταν μιλάμε για πληθωρισμό. Ξεκίνησε όταν το σύμπαν ήταν περίπου ένα δισεκατομμυριοστό, δισεκατομμυριοστό, δισεκατομμυριοστό, δισεκατομμυριοστό ενός δευτερολέπτου, και διπλασιαζόταν σε μέγεθος περίπου κάθε δισεκατομμυριοστό, δισεκατομμυριοστό, δισεκατομμυριοστό, δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου — για ίσως εκατό χιλιάδες διπλασιασμούς, ή ένα εκατομμύριο διπλασιασμούς, ή ίσως ένα δισεκατομμύριο διπλασιασμούς. Μια περιοχή που ήταν μικρότερη από έναν πυρήνα ανατινάχθηκε σε μέγεθος που είναι μεγαλύτερο από το μικρό κομμάτι του σύμπαντος που μπορούμε να παρατηρήσουμε σήμερα.

Γιατί πιστεύετε τώρα ότι είναι ελαττωματικό;

Επειδή προσπαθούμε να εξηγήσουμε το σύμπαν με έναν απλό, δυναμικά ντετερμινιστικό τρόπο. Αντίθετα, σε αυτό το σύμπαν του πληθωρισμού, φαίνεται ότι είναι ατύχημα που ζούμε στο σύμπαν που ζούμε. Ανακαλύψαμε ότι ο πληθωρισμός είναι πραγματικά δυνατός, αλλά αν ξεκινήσει, θα πρέπει να είναι αιώνιος. Μπορεί να τελειώνει σε μερικά μπαλώματα του σύμπαντος, αλλά θα συνεχίζεται πάντα σε άλλα μπαλώματα του σύμπαντος. Και όπου συνεχίζει, φουσκώνει τόσο πολύ σε όγκο που αυτά τα μπαλώματα είναι αρκετά μεγάλα ώστε να περιέχουν το σύμπαν μας. Το πρόβλημα είναι ότι η κβαντική φυσική εμποδίζει όλα αυτά τα patches να είναι ίδια. Έτσι, κάθε πιθανή πιθανή έκβαση του σύμπαντος μπορεί να προκύψει αν κοιτάξετε από μπάλωμα σε μπάλωμα σε μπάλωμα και δεν υπάρχει ιδιαίτερος λόγος για τον οποίο το δικό μας είναι πιο πιθανό από οποιοδήποτε άλλο. Άρα κατά μία έννοια θα ζούσαμε σε ένα τυχαίο σύμπαν. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο όλες οι θεωρίες του πληθωρισμού πρέπει με κάποιο τρόπο να εξηγήσουν γιατί τελειώνει ο πληθωρισμός. Αυτό που με ενοχλεί είναι ότι αυτό περιλαμβάνει πάντα κάποιο βαθμό τελειοποίησης του μοντέλου. Αυτό που ονομάζουμε παράμετροι ή συντελεστές ή χαρακτηριστικά σε αυτό πρέπει να ρυθμιστούν με ακρίβεια για να έχετε αυτό που θέλετε. χωρίς αυτά, το μοντέλο είναι ασυνεπές με αυτό που παρατηρούμε. Επομένως, δεν έχουμε μια όμορφη θεωρία, που να εξηγεί φυσικά αυτή τη διαδικασία.

Τι συμβαίνει με μια θεωρία που προβλέπει ένα τυχαίο σύμπαν;

Εάν επιτρέψετε κάθε πιθανή πιθανότητα, τότε δεν υπάρχει κανένα τεστ ή συνδυασμός δοκιμών που να μπορεί να διαψεύσει μια τέτοια ιδέα - πράγμα που σημαίνει ότι δεν είναι καν μια επιστημονική θεωρία. Ο πληθωρισμός ξεκίνησε ως μια ιδέα που φαινόταν να έχει σαφείς προβλέψεις και ιδιότητες. Αλλά με την ανακάλυψη του αιώνιου πληθωρισμού, και ως εκ τούτου του πολυσύμπαν, μετακινήθηκε σε αυτήν την τυχαία εικόνα που δεν μπορεί να διαψευσθεί. Είναι τόσο ευέλικτο, που θεωρητικά θα μπορούσε να φιλοξενήσει οποιαδήποτε παρατήρηση. Τέτοιες ιδέες βρίσκονται εκτός του πεδίου των κανονικών επιστημών που εφαρμόζονται τα τελευταία 400 χρόνια.

Αν απορρίψουμε τη θεωρία του πληθωρισμού, ποιες άλλες εξηγήσεις έχουμε;

Είναι πιθανό ότι αυτό που θεωρούμε ως το «μπαμ» που ξεκίνησε τα πάντα ήταν στην πραγματικότητα απλώς μια άλλη αναπήδηση - μια μετάβαση από μια προϋπάρχουσα φάση συστολής σε μια φάση ταχείας επέκτασης. Με αυτήν την ιδέα, υπάρχει ένας εντελώς νέος τομέας χρόνου, πριν από την αναπήδηση, πριν από την έκρηξη, με τον οποίο μπορείτε να εισαγάγετε διαδικασίες που φυσικά θα εξομάλυναν και θα ισοπέδωναν το σύμπαν. Η συρρίκνωση θα ήταν πολύ ήπια και αργή σε σύγκριση με την πολύ γρήγορη πληθωριστική επέκταση, αλλά θα εξακολουθούσε να κινείται με μη ομοιόμορφο ρυθμό. Αυτό θα μεταφραζόταν σε διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και της πυκνότητας μετά την αναπήδηση σύμφωνα με τις διακυμάνσεις που βλέπουμε στο κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων. Αυτό οδηγεί σε μια εικόνα ενός κυκλικού σύμπαντος. Θα μπορούσε να έχει υπάρξει μια σειρά από αναπηδήσεις στο παρελθόν; Είναι μια φυσική πιθανότητα. Αλλά πρέπει να πω ότι με κάθε αναπήδηση, θα υπάρχει πάντα αυτή η διαδικασία εξομάλυνσης, ισοπέδωσης που καταλήγει να σβήνει πληροφορίες ή να διαδίδει τόσο λεπτές πληροφορίες από ό,τι προηγήθηκε, που δεν υπάρχει σχεδόν κανένα ίχνος της στο σύμπαν που μπορείτε να άμεσα βρείτε. Ο τρόπος που αντιμετωπίζεις το πρόβλημα της αρχής είναι ότι δεν υπάρχει αρχή. Ήταν πάντα εκεί και το έκανε αυτό, για πάντα στο παρελθόν και για πάντα στο μέλλον.

Ο Brian Gallagher είναι ασκούμενος στο Ναυτίλος.

Δείτε την πλήρη συνέντευξη με τον Paul Steinhardt εδώ.