Stephen Hawking's letzte Arbeit (wahrscheinlich) beweist nicht, dass wir in einem Multiversum leben

Wenige Monate bevor der Physiker Stephen Hawking starb, veröffentlichte er ein Papier, das von mehreren Medien als Möglichkeit propagiert wurde, die Existenz paralleler Welten endlich zu beweisen (oder zu widerlegen).

Aber diese Behauptung mag ein bisschen sein kosmische Inflation, sagten mehrere Physiker, die nicht in Hawkings Forschung involviert waren.

"Das Papier macht keine Aussagen über Beobachtungstests. Es ist nicht ganz uninteressant, aber es ist eine von buchstäblich mehreren tausend Ideen für das, was möglicherweise im frühen Universum passiert sein könnte", von denen viele Parallelwelten umfassen, sagte Sabine Hossenfelder, eine Physikerin am Frankfurter Institut für Höhere Studien in Deutschland, das auf backreaction.blogspot.com bloggt. [Die 18 größten ungelösten Mysterien in der Physik]

Die Studie von Hawking und Thomas Hertog, einem Physiker an der Katholischen Universität Leuven (KU Leuven) in Belgien, erschien erstmals im Juli 2017 in der Preprint-Zeitschrift arXiv und wurde nur eine Woche vor dem Tod von Hawking modifiziert. Die Studie ist ein Versuch, die Arten von Universen zu isolieren, die von einer von Hawkings unbewiesenen Theorien vorhergesagt wurden, dem "No-Boundary" -Modell zur Erklärung des Urknalls.

Sie stützt sich jedoch auf mehrere spekulative und unbewiesene Theorien und verwendet sie auf mutige Weise, um vage Schlussfolgerungen zu ziehen, sagte Frank Wilczek, Nobelpreisträger und theoretischer Physiker am MIT.

Keine Grenzen

Die Wurzeln des Papiers gehen zurück auf Hawkings bekannteste, aber unbewiesene Theorien: der "No-Border-Vorschlag" zur Erklärung des Urknalls. Nach Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie muss es vor dem Urknall eine Singularität oder einen unendlich dichten, extrem heißen Materiefleck gegeben haben, für den die physikalischen Gesetze zusammenbrechen.

In dieser Konzeption, die zusammen mit dem Physiker James Hartle von der University of California formuliert wurde, war diese Singularität eine sowohl in Raum als auch in Zeit - was bedeutet, dass vor dem Urknall die Zeit, wie wir sie kennen, nicht existierte. Versuchen Sie, das Universum in der Zeit zu visualisieren, und es ist, als ob es keine Grenze hätte - wie ein Globus, der immer wieder überquert werden kann, ohne eine Kante zu erreichen.

Als die Wissenschaftler die Idee analysierten, erkannten sie, dass Hawkings No-Boundary-Theorie voraussagte, dass dieses Baby-Universum, wenn es sich super schnell aufblähen würde, anderen Universen und letztlich einem ganzen Multiversum entstammen würde. Tatsächlich postulierte Hawkings Theorie, dass unser demütiges Universum nur eines von unendlich vielen parallelen Universen ist, die in diesem unendlichen, fraktalartigen Multiversum existieren. Dieses Multiversum würde dann zu einem Paradox führen: Weil es eine unendliche Anzahl von Universen gäbe, wäre niemand in der Lage, über das bestimmte Universum, in dem wir leben, testbare Vorhersagen zu machen, sagte Hertog in einer E-Mail an Live Science. (Mit einer unendlichen Anzahl von Möglichkeiten wird alles möglich und es können keine Einzelheiten über ein Universum bestimmt werden.) [Die 5 wichtigsten Gründe, warum wir in einem Multiversum leben können]

"Hawking war mit dieser Situation nicht zufrieden", sagte Hertog in einer E-Mail an Live Science. "Lasst uns versuchen, das Multiversum zu zähmen", sagte er mir vor einem Jahr. Also machten wir uns daran, eine Methode zu entwickeln, um die Idee eines Multiversums in einen kohärenten testbaren wissenschaftlichen Rahmen zu verwandeln.

Um die unendliche Anzahl paralleler Welten zu reduzieren, mussten die Forscher eine Brücke zwischen der Quantenphysik, die die winzige Singularität des fötalen Universums beherrschte, und den klassischen Gesetzen finden, die das große Universum regieren, in dem wir alle leben. In der neuen Studie Hawking und Hertog nutzten eine Methode, die als Holographie bekannt ist, um die beiden Gruppen von Ideen zu vereinen. Auf diese Weise konnten sie diesen riesigen Wald von Multi-Diverses in eine zählbare Anzahl schneiden. Sobald sie mit einer endlichen Anzahl von Universen gearbeitet hätten, könnten sie Vorhersagen darüber treffen, wie diese Universen aussehen würden, sagte Hertog.

Zum Beispiel "finden sie, dass Universen, die glatt und wie unsere eigenen sind, im Grunde wahrscheinlich sind", sagte Hossenfelder zu Live Science.

Hawkings No-Boundary-Theorie postuliert, dass das Universum nach dem Urknall eine Explosion der kosmischen Inflation durchgemacht hat, die die Ur-Gravitationswellen des Urknalls verstärkt, sagte Hertog. Dieses uralte Echo der Geburt des Universums wird in der schwachen, kalten Mikrowellenstrahlung aufgezeichnet, die jede Region unseres Universums durchdringt, bekannt als kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung (CMB). Wenn zukünftige Satelliten zeigen, dass das Energiesignal in den CMB-Daten mit der von Hawkings Modell vorhergesagten Inflation übereinstimmt, könnte es möglicherweise einen starken Beweis für die Existenz eines Multiversums liefern, sagte Hertog.

Schwacher Test

Aber andere Wissenschaftler sind skeptisch. Es gibt andere Modelle der Inflation, und die meisten dieser Modelle enthalten auch einige Gravitationswellen, sagte Katie Mack, eine Kosmologin an der North Carolina State University, die kein Autor auf dem neuen Papier war.

"Die in diesem Papier vorgestellten Ideen geben keine neue Art von Signatur, die sich von anderen Inflationsmodellen unterscheidet", sagte Mack zu Live Science.

Mit anderen Worten, es gibt keine Möglichkeit für CMB-Daten zu enthüllen, ob Hawking's Theorie oder eine von tausenden von anderen richtig ist.

Auf der anderen Seite, wenn die CMB-Signale nicht den Vorhersagen von Hawking und Hertog entsprechen, "würde dies die sehr spezifischen Annahmen und Näherungen, die in der Zeitung verwendet werden, verfälschen", sagte Wilczek in einer E-Mail an Live Science. "So ist es in diesem sehr schwachen Sinne testbar", fügte er hinzu.

Spielzeugmodell

Mehr noch, Hawking und Hertog stützten sich auf einen mathematischen Rahmen, um die Quantentheorie und die Gravitation zu verbinden, aber dieser Rahmen stützt sich auf eine Reihe von unbewiesenen Vermutungen und ist im Wesentlichen nicht vollständig, sagte Mack Live Science.

"Was sie in dieser Zeitung getan haben, ist, das zu verwenden, was sie ein Spielzeugmodell nennen - es ist nicht vollständig streng und vollständig", sagte Mack."Sie geben zu, dass es noch viel zu tun gibt."

Bevor irgendjemand sagen kann, dass dieses Papier gültig ist, müssen Wissenschaftler ein besseres theoretisches Verständnis der Quantengravitation haben, sagte Mack und bezog sich dabei auf eine einheitliche Theorie, die sowohl die Quantenmechanik als auch die Gravitation wie von Einsteins Relativitätstheorie beschrieben vereint.

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