|
|
Δύο διάσημοι φυσικοί παρουσιάζουν τις ξεχωριστές απόψεις τους για το Σύμπαν, την εξέλιξη του και την σύγκρουση της κβαντικής θεωρίας-3ο μέροςΑπό σελίδα του Scientific American |
|
|
 Εισαγωγή |
Ο Hawking για την κβαντική κοσμολογίαΘέλω να τελειώσω αυτή τη διάλεξη με ένα θέμα στο οποίο ο Roger και εγώ έχουμε πολύ διαφορετική άποψη --το βέλος του χρόνου. Υπάρχει μια πολύ καθαρή διάκριση μεταξύ των δύο κατευθύνσεων του χρόνου στη δική μας περιοχή του σύμπαντος. Αρκεί μόνο να παρατηρήσει κάποιος ένα film να τρέχει αντίστροφα για να δει τη διαφορά. Αντί οι κούπες να πέφτουν από το τραπέζι και να σπάζουν, αυτά επισκευάζονται μόνα τους και ανεβαίνουν πίσω στο τραπέζι. Μόνο που η πραγματική ζωή δεν είναι έτσι. Οι τοπικοί νόμοι που τα φυσικά πεδία υπακούουν είναι συμμετρικοί ως προς τον χρόνο, ή πιό σωστά αμετάβλητοι ως προς την συμμετρία CPT (φορτίο-ομοτιμία-χρόνος). Ετσι, η παρατηρουμένη διαφορά μεταξύ παρελθόντος και μέλλοντος θα πρέπει να προέρχεται από τις οριακές συνθήκες του σύμπαντος. Ας υποθέσουμε πως το σύμπαν είναι χωρικά κλειστό και πως αυτό διαστέλλεται μέχρις ένα μέγιστο μέγεθος και μετά καταρρέει πάλι. Οπως ο Roger ετόνισε, το σύμπαν θα είναι πολύ διαφορετικό στα δύο άκρα (τέλη) της ιστορίας του. Στο άκρο που καλούμε η αρχή του σύμπαντος, φαίνεται πως ήταν πολύ λείο και κανονικό. Πάντως, όταν αυτό καταρρέει πάλι, εμείς αναμένουμε να είναι άτακτο και ακανόνιστο. Επειδή λοιπόν υπάρχουν πολύ περισσότερες άτακτες καταστάσεις από ομαλές (κανονικές), συμπεραίνουμε πως οι αρχικές συνθήκες θα πρέπει να έχουν επιλεγεί με απίστευτη ακρίβεια. Φαίνεται λοιπόν, πως πρέπει να
υπάρχουν διαφορετικές οριακές συνθήκες στα δύο
χρονικά άκρα. Του Roger η πρόταση είναι πως ο
τανυστής Weyl θα πρέπει να μηδενίζεται στο ένα άκρο αλλά όχι και στο άλλο. Ο τανυστής αυτός του Weyl αντιστοιχεί στο μέρος της καμπυλότητας του χωρόχρονου το οποίο δεν καθορίζεται τοπικά από την ύλη μέσω των εξισώσεων του Einstein. Θα ήταν μικρός κατά την λεία, ομαλά αρχικά στάδια του σύμπαντος αλλά μεγάλος στο καταρρέων σύμπαν. Ετσι, σύμφωνα με αυτή πρόταση του Penrose, τα διακρίνονται (ξεχωρίζουν) τα δύο άκρα του χρόνου και έτσι μπορεί να εξηγηθεί το βέλος του χρόνου. Νομίζω πως η πρόταση του Roger θυμίζει τον Weyl. Πρώτον, δεν έχει αμεταβλητότητα CPT. Ο Roger βλέπει αυτό σαν πλεονέκτημα, αλλά αισθάνομαι πως πρέπει να επηρεαστούμε από τις συμμετρίες εκτός κι αν υπάρχουν σοβαροί λόγοι για να τις διώξουμε. Δεύτερον, αν ο τανυστής του Weyl ήταν ακριβώς μηδέν στο πρώϊμο σύμπαν, τότε αυτό θα ήταν τέλεια ομογενές και ισότροπο και θα παρέμενε έτσι για πάντα. Του Roger λοιπόν η υπόθεση για τον τανυστή του Weyl δεν θα μπορούσε να εξηγήσει τις διακυμάνσεις του υποβάθρου ούτε τις διαταραχές που δημιούργησαν του γαλαξίες και εμας τους ίδιους. Παρόλα αυτά, νομίζω πως ο Roger έχει αγγίξει σε μια σπουδαία διαφορά μεταξύ των δύο άκρων του χρόνου. Αλλά το γεγονός πως ο τανυστής Weyl ήταν μικρός στο ένα άκρο δεν πρέπει να θεωρηθεί σαν ad hoc οριακή συνθήκη αλλά θα πρέπει να εξαχθεί από μια πιο θεμελιακή αρχή, την μη-οριακή συνθήκη.... Πως μπορούμε τα δύο άκρα του χρόνου να είναι διαφορετικά; Γιατί οι διαταραχές θα πρέπει να είναι μικρές στο ένα αλλά όχι και στο άλλο άκρο; Η αιτία είναι ότι υπάρχουν δύο δυνατές μιγαδικές λύσεις των εξισώσεων πεδίου που και οι δύο αντιστοιχούν στο ένα άκρο του χρόνου και στο άλλο άκρο.... Στο ένα, το σύμπαν ήταν πολύ λείο και ο τανυστής του Weyl ήταν πολύ μικρός. Δεν θα μπορούσε, να ήταν ακριβώς μηδέν, διότι τότε θα παραβιαζόταν η αρχή της απροσδιοριστίας. Ετσι θα υπήρξαν μικρές διαταραχές που αργώτερα θα δημιούργησαν τους γαλαξίες και τα σώματα μας. Αντιθέτως, στο άλλο άκρο του χρόνου, το σύμπαν θα είναι πολύ ακανόνιστο και χαοτικό, με μεγάλο τανυστή. Αυτό θα μπορεί να εξηγήσει το παρατηρούμενο βέλος του χρόνου και γιατί τα φλυτζάνια πέφτουν από το τραπέζι και σπάζουν αλλά όχι το αντίθετο. O Penrose για την κβαντική κοσμολογίαΑπό ότι κατάλαβα από την θέση του Stephen, δεν νομίζω πως οι διαφωνίες μας είναι πολύ μεγάλες σε αυτό το σημείο [την υπόθεση καμπυλότητας Weyl]. Για μια αρχική ανωμαλία η καμπύλη Weyl είναι περίπου μηδέν.... Ο Stephen υποστήριξε πως πρέπει να υπάρχουν μικρές κβαντικές διακυμάνσεις στο αρχικό στάδιο και έτσι δεν πρέπει να είναι ακριβώς μηδέν. Η πρόταση για τον τανυστή Weyl πως πρέπει να είναι μηδέν σε μια αρχική ανωμαλία είναι μια κλασσική θεωρία και υπάρχει μια ορισμένη ευελιξία στην ακριβή διατύπωση της υπόθεσης. Μικρές διαταραχές επιτρέπονται κατά την άποψη μου, στη κβαντική περιοχή. Εμείς χρειαζώμαστε κάτι που να περιορίσει την καμπυλότητα και να μείνει κοντά στο μηδέν.... Ισως η χωρίς-όρια πρόταση του James B. Hartle και Hawking είναι μια καλή υποψήφια ιδέα για τη δομή της αρχικής κατάστασης. Πάντως, μου φαίνεται πως χρειαζώμαστε κάτι πολύ διαφορετικό για να αντιμετωπίσουμε την τελική κατάσταση του χρόνου. Πιό ειδικά, μια θεωρία που εξηγεί τη δομή των ανωμαλιών θα πρέπει να παραβιάζει τις συμμετρίες CPT καθώς και άλλες, ώστε να προκύπτει από αυτήν, κάτι σαν την υπόθεση της καμπυλότητας Weyl. Αυτή η αποτυχία της χρονο-συμμετρίας μπορεί να είναι εντελώς καλυμμένη, και θα μπορούσε να εμπεριέχεται στους κανόνες της θεωρίας αυτής που θα ξεπερνάει την κβαντική μηχανική. |
Ο STEPHEN HAWKING πάνω σε...
