スティーブン-ホーキングの（ほぼ）最後の論文：宇宙の始まりに終わりを置く

スティーブン-ホーキングが14月に亡くなったとき、有名な理論物理学者はまだ作品にいくつかの論文を持っていました。 今日、高エネルギー物理学のジャーナルは、宇宙論における彼の最後の仕事を発表しました—宇宙がどのように生まれ進化したかについての科学。 （ブラックホールに関する他の論文はまだ準備されている。,）新しい論文では、ベルギーのルーヴェンカトリック大学（KU）の理論物理学者であるホーキングとトーマス—ヘルトーグは、永遠のインフレーションと呼ばれる奇妙な概念にピンを刺そうとしています。 弦理論からの概念を借りて、HawkingとHertogは永遠のインフレーションはなく、唯一の宇宙があると主張している。 しかし、彼らが運転しているのは、さらに基本的なものです：彼らは私たちの宇宙に創造の特異な瞬間がなかったと主張しています。,

引数はどのように機能しますか？ その巻き糸を最初の終わりまでたどります。

基本から始めましょう：宇宙インフレーションとは何ですか？

宇宙のインフレーションは、おそらく第二の最初の最も小さな割合の間に幼児宇宙を伸ばした記念碑的な成長スパートです。 1979年にアメリカの理論家アラン-ガスによって夢見られたインフレーションは、ビッグバンの直後に宇宙が指数関数的に伸び、劇的に減速する前に少なくとも60倍以上の宇宙の大きさが倍増すると主張している。

なぜ宇宙学者はそんなに奇妙なものを信じるのでしょうか？,

インフレーションは主要なパズルを解決する：なぜ宇宙はとても均一ですか？ 例えば、宇宙はビッグバン、宇宙マイクロ波背景（CMB）から残る放射線を充填されています。 それは空のどこでもほぼまったく同じ温度を持っています。 広く分離された点は一見すると、宇宙が138億年間にわたってどんな影響も一方から他方に届くには遠すぎるように見えるので、それは奇妙です。 インフレを解決するパズルにすることからすべてのポイントにスカイウに程近いので交流したり伸ばして遠く離れています。,

それはすべてのインフレはありませんか？

皮肉なことに、インフレーションはまた、宇宙が完全に均一ではない理由を説明する素晴らしい仕事をしています。 明らかに、宇宙には銀河がちりばめられています。 この理論によれば、インフレーションは、それらの最初の瞬間における無限小量子ゆらぎを銀河系外の大きさに伸ばした。 そのゆらぎは、銀河の形成を播種した基本的な粒子の密なスープの変化を生み出しました。 イ 驚くべきことに、CMBと銀河の研究は、その分布を確認しています。,

永遠のインフレは何ですか？

ここでは、インフレの概念がそれ自身の問題に遭遇する場所です。 物理学者は、特に理由もなく、インフレが突然停止するという考えを深く嫌っています。, いう仕組みを説明するかたインフレを起こすと停止します。 だからこそ、彼らはある種の量子場がそれを運転したと仮定しています。 アイデアは、場が空間が指数関数的に伸びるほぼ安定した、より高エネルギーの”偽真空”状態で始まるということです。 それはそれからスペースがはるかにゆっくり拡大する本当の最も低いエネルギーの状態に緩める。

ただし、シナリオは少しうまく動作します。, 指数関数的に拡大する偽の真空はそれ自身のますます作り出す、従って非常に速い率で拡大するより多くのスペースがある。 私たちの宇宙は、低エネルギーの真の真空状態への移行を受けたパッチです。 しかし、そのような遷移はランダムに起こるはずなので、他の宇宙もたくさんあるはずです。 実際、このプロセスは、指数関数的な速度で成長している空間の増え続ける量を生成するはずであり、無限の数の”ポケット宇宙”がよりゆっくりと成長

それは問題ですか？

それはあなたが尋ねる人によって異なります。, 最も基本的なレベルでは、これらすべての他の宇宙の存在は私たちの宇宙に影響を与えません。 彼らは我々との関係を持つにはあまりにも遠すぎる。 一方、永遠のインフレーションと多元宇宙の概念は、宇宙がなぜそれがあるのかを説明する宇宙学者の企業全体を妨げるかもしれない、とHertogは言う。 特定の重要な物理定数の値のようなものは、ポケット宇宙間でランダムに変化する可能性があり、それは彼らが私たちの宇宙で行う価値を持ってい, 彼らはランダムな偶然によって設定されるだろう、とHertogは言う、それは非常に満足ではありません。

それでは、HawkingとHertogの論文はどのように問題を解決しますか？

HawkingとHertogは、実際には永遠のインフレは起こらないと主張している。 これを行うために、彼らは異なる次元を持つ二つの異なるタイプの理論を同一視することを可能にする弦理論から概念を借ります。 1997年、アルゼンチン系アメリカ人の理論家Juan Maldacenaは、重力が働いていた空間の量を考えました。, 現在ニュージャージー州プリンストンの高等研究所にいるMaldacenaは、理論が重力を含まない空間の境界に関する量子論と同等であることを実証しました。 いろいの中でできるソーダ捕獲することができる理論を記述するだけで起こっていることのできるのです。

永遠のインフレーションが現れるのは、非常に初期の宇宙では、インフレーションを引き起こす場の量子ゆらぎが場の平均値と同じくらい大きいからです。, しかし、ホーキングとヘルトーグは、これらの条件の下では、アルバート-アインシュタインの一般相対性理論を単純に続けることはできず、代わりにマルダセナのような操作を使って、より小さな次元の空間の状況を見なければならないと主張している。 その代替空間では、物事はより扱いやすく、彼らは主張し、物理学は永遠のインフレにつながらない。 代わりに、単一の、行儀の良い宇宙が合併します。

それでは、これは宇宙の始まりと何の関係があるのでしょうか？

それは物事が面白くなるところです—そしてトリッキーです。, より少ない次元の空間である理論を別の理論に等しくするという概念は、理論物理学者にはホログラフィーとして知られています。 彼の作品では、Maldacenaは、ある理論を空間次元の少ない空間における別の理論と同一視しました。 しかし、ヘルトーグは、ホログラフィーの原理は、理論家が代わりに時間の次元を投げ捨てることを可能にすると主張する。 だからホーキングとヘルトグの理論では、ホログラフィーの原理によって、非常に初期の宇宙は三つの空間次元と時間のない理論によって記述されるべきである。

しかし、なぜあなたは時間を取り除きたいのですか？,

宇宙に始まりがあることが明らかになって以来、その誕生の瞬間は理論家にとって頭痛の種でした。 大雑把に言えば、アインシュタインの一般相対性理論は、ビッグバンの瞬間の後に物事を説明する素晴らしい仕事をしますが、創造の瞬間そのものを扱うことはできません。 その瞬間は、時空の”特異点”を形成します—無限に爆発する数学的関数のように—それは理論を上げます。 したがって、理論家は長い間、その特異点を回避する方法を模索してきました—そして時間を失うことはそれを行う一つの方法です。,

それは彼のキャリア全体をホーキング魅了した問題だ、とヘルトーグは言います。 数十年前、彼は非常に最初に、時間は、粗雑に言えば、次元、新しい作品とメッシュしないアイデアだったと推測することにより、代替の修正を提案しまし

だから、これは永遠のインフレとビッグバン特異点の終わりですか？

おそらくそうではありません。 他の人は、ホーキングとヘルトーグの次元を変える関係の呼び出しを精査するでしょう。 そして、他の研究者がそれが健全であると感じたとしても、まだ答えられるべき大きな質問があると、Hertogは認めています。, 理論家が空間次元だけの理論から始めるならば、時間は最終的にどのようにしてそこから現れるのでしょうか？ “私たちは新しいパラダイムを捨てました”とHertog氏は言います。*訂正、3月10日午前：この記事は、高等研究院の名前を修正するために更新されました。