La teoría final del profesor Stephen Hawking sobre el origen del universo, en el que trabajó en colaboración con el profesor Thomas Hertog de KU Leuven, ha sido publicado hoy en el Revista de física de altas energías .

La teoría, que se envió para su publicación antes de la muerte de Hawking a principios de este año, se basa en la teoría de cuerdas y predice que el universo es finito y mucho más simple de lo que dicen muchas teorías actuales sobre el Big Bang.

Profesor Hertog, cuyo trabajo ha sido apoyado por el Consejo Europeo de Investigación, anunció por primera vez la nueva teoría en una conferencia en la Universidad de Cambridge en julio del año pasado, organizado con motivo del 75 cumpleaños del profesor Hawking.

Las teorías modernas del Big Bang predicen que nuestro universo local nació con un breve estallido de inflación; en otras palabras, una pequeña fracción de segundo después del propio Big Bang, el universo se expandió a un ritmo exponencial. Se cree ampliamente, sin embargo, que una vez que comienza la inflación, hay regiones donde nunca se detiene. Se cree que los efectos cuánticos pueden mantener la inflación para siempre en algunas regiones del universo, de modo que a nivel mundial, la inflación es eterna. La parte observable de nuestro universo sería entonces solo un universo de bolsillo hospitalario, una región en la que ha terminado la inflación y se han formado estrellas y galaxias.

"La teoría habitual de la inflación eterna predice que globalmente nuestro universo es como un fractal infinito, con un mosaico de diferentes universos de bolsillo, separados por un océano que se infla, ", dijo Hawking en una entrevista el otoño pasado." Las leyes locales de la física y la química pueden diferir de un universo de bolsillo a otro, que juntos formarían un multiverso. Pero nunca he sido fanático del multiverso. Si la escala de diferentes universos en el multiverso es grande o infinita, la teoría no se puede probar. "

En su nuevo periódico, Hawking y Hertog dicen que esta explicación de la inflación eterna como teoría del Big Bang es incorrecta. "El problema con la explicación habitual de la inflación eterna es que asume un universo de fondo existente que evoluciona de acuerdo con la teoría de la relatividad general de Einstein y trata los efectos cuánticos como pequeñas fluctuaciones en torno a esto, "dijo Hertog." Sin embargo, la dinámica de la inflación eterna borra la separación entre la física clásica y la cuántica. Como consecuencia, La teoría de Einstein se derrumba en la inflación eterna ".

"Predecimos que nuestro universo, en las escalas más grandes, es razonablemente suave y globalmente finito. Entonces no es una estructura fractal, "dijo Hawking.

La teoría de la inflación eterna que proponen Hawking y Hertog se basa en la teoría de cuerdas:una rama de la física teórica que intenta reconciliar la gravedad y la relatividad general con la física cuántica. en parte, al describir los componentes fundamentales del universo como diminutas cuerdas vibrantes. Su enfoque utiliza el concepto de holografía de la teoría de cuerdas, que postula que el universo es un holograma grande y complejo:la realidad física en ciertos espacios tridimensionales puede reducirse matemáticamente a proyecciones bidimensionales sobre una superficie.

Hawking y Hertog desarrollaron una variación de este concepto de holografía para proyectar la dimensión del tiempo en la inflación eterna. Esto les permitió describir la inflación eterna sin tener que depender de la teoría de Einstein. En la nueva teoría, la inflación eterna se reduce a un estado atemporal definido en una superficie espacial al principio de los tiempos.

"Cuando rastreamos la evolución de nuestro universo hacia atrás en el tiempo, en algún momento llegamos al umbral de la inflación eterna, donde nuestra noción familiar del tiempo deja de tener sentido, "dijo Hertog.

La anterior 'teoría sin límites' de Hawking predijo que si retrocede en el tiempo hasta el comienzo del universo, el universo se encoge y se cierra como una esfera, pero esta nueva teoría representa un paso lejos del trabajo anterior. "Ahora decimos que hay un límite en nuestro pasado, "dijo Hertog.

Hertog y Hawking utilizaron su nueva teoría para derivar predicciones más fiables sobre la estructura global del universo. Ellos predijeron que el universo que emerge de la inflación eterna en el límite pasado es finito y mucho más simple que la estructura fractal infinita predicha por la vieja teoría de la inflación eterna.

Sus resultados, si se confirma por trabajo adicional, tendría implicaciones de gran alcance para el paradigma del multiverso. "No nos quedamos con un solo, universo único, pero nuestros hallazgos implican una reducción significativa del multiverso, a una gama mucho más pequeña de universos posibles, "dijo Hawking.

Esto hace que la teoría sea más predictiva y comprobable.

Hertog ahora planea estudiar las implicaciones de la nueva teoría a escalas más pequeñas que están al alcance de nuestros telescopios espaciales. Él cree que las ondas gravitacionales primordiales (ondas en el espacio-tiempo) generadas a la salida de la inflación eterna constituyen la "pistola humeante" más prometedora para probar el modelo. La expansión de nuestro universo desde el principio significa que tales ondas gravitacionales tendrían longitudes de onda muy largas, fuera del rango de los detectores LIGO actuales. Pero podrían ser escuchados por el planeado observatorio de ondas gravitacionales basado en el espacio europeo, LISA, o visto en experimentos futuros que midan el fondo cósmico de microondas.