Stephen Hawking şi universul cuantic

Stephen Hawking este unul dintre puţinii fizicieni a cărui notorietate poate fi comparată cu cea a lui Albert Einstein. Ideile sale au stârnit deseori controverse şi scepticism în rândurile oamenilor de ştiinţă. La fel se întâmplă şi în cazul concepţiei sale despre Univers.

La începutul carierei sale, la sfârşitul anilor '60, Stephen Hawking a demonstrat că Universul trebuie să fi pornit de la o singularitate, un punct de densitate infinită. Câţiva ani mai târziu a aflat că găurile negre se micşorează treptat, până la evaporare completă.

În cazul în care legile relativităţii generalizate ale lui Einstein au fost aplicate pentru a explica expansiunea Universului nostru, atunci, la un moment dat, în trecut, toate tipurile de materie şi energie trebuie să fi fost concentrate într-un punct de densitate infinită. Întregul cosmos a fost odată o singularitate, dincolo de orice explicație fizică. Asta înseamnă că teoriile fizice nu pot explica cum a început Universul.

Pe de altă parte, principiul de incertitudine face imposibilă formarea a astfel de singularităţi. O singularitate, prin definiţie, este un punct infinit de mic. Dar teoria cuantică interzice o astfel de exactitate: nimic nu poate fi situat la un punct precis în spaţiu şi timp. În domeniul cuantic nu există poziţii fixe, particulele fiind capabile de a se afla în mai multe locuri, la un moment dat. Astfel, creatorii mecanicii cuantice au dezvoltat un instrument matematic numit funcţia de undă, care anticipează modul în care o particulă (val de energie sau undă) se mişcă prin spaţiu şi timp.

Stephen Hawking, în colaborare cu fizicianul James Hartle, de la Universitatea California din Santa Barbara, a “împrumutat” matematica de bază a teoriei cuantice încercând să descrie modul în care evoluează Universul, în ansamblul său. Aşa cum funcţia de undă pentru o particulă descrie fiecare cale posibilă de urmat, de către acea particulă, între două puncte, funcţia Hartle-Hawking reprezintă toate istoriile posibile pe care Universul nostru le-ar putea avea, din punct de vedere cuantic. Universul nostru, pe care îl vedem, este doar un rezultat posibil printre multe altele.

Ideea de bază a lui Stephen Hawking este că întreg Universul este un fenomen cuantic gigant.

Teoria corzilor susţine că toate particulele şi forţele pot fi explicate ca fiind generate de vibraţiile unor “fire” foarte mici de energie; dar ea are o problemă uriaşă: ecuaţiile sale fundamentale au un număr aproape infinit de soluţii, fiecare corespunzând unui Univers unic. Ideea lui Hawking este că toate aceste soluţii ar putea reprezenta, pur şi simplu, istorii diferite, posibile, ale Universului nostru.

Hawking mai afirmă că, în cazul în care alte istorii cuantice într-adevăr există, ele au putut lăsa o amprentă subtilă pe fundalul radiaţiei cosmice de microunde. În următorii ani, datele culese de sonda spaţială Planck ar putea confirma ori infirma această ipoteză.