Последняя теория профессора Стивена Хокинга о происхождении Вселенной, над которой он работал в сотрудничестве с профессором Томасом Хертогом из KU Leuven, была опубликована в 2018 году в Journal of High Energy Physics. Теория, которая была представлена ​​для публикации перед смертью Хокинга, основана на теории струн и предсказывает, что Вселенная конечна и намного проще, чем говорят многие современные теории о Большом взрыве.

Профессор Хертог, чья работа была поддержана Европейским исследовательским советом, впервые объявил о новой теории на конференции в Кембриджском университете в июле 2017 года, организованной по случаю 75-летия профессора Хокинга.

Современные теории Большого взрыва предсказывают, что наша локальная Вселенная возникла в результате короткого взрыва инфляции — другими словами, через крошечную долю секунды после самого Большого взрыва Вселенная расширилась с экспоненциальной скоростью. Однако широко распространено мнение, что, как только инфляция начинается, есть регионы, где она никогда не останавливается. Считается, что квантовые эффекты могут вечно поддерживать инфляцию в некоторых регионах Вселенной, так что в глобальном масштабе инфляция вечна. Тогда наблюдаемая часть нашей Вселенной была бы просто гостеприимной карманной вселенной, областью, в которой закончилась инфляция и сформировались звезды и галактики.

Обычная теория вечной инфляции предсказывает, что в глобальном масштабе наша Вселенная подобна бесконечному фракталу с мозаикой различных карманных вселенных, разделенных раздувающимся океаном. Локальные законы физики и химии могут отличаются от одной карманной вселенной к другой, которые вместе образуют мультивселенную. Но Хокинг никогда не был поклонником мультивселенной. Если масштаб различных вселенных в мультивселенной велик или бесконечен, теорию нельзя проверить.

В своей статье Хокинг и Хертог говорят, что такое представление вечной инфляции как теории большого взрыва неверно.

Проблема с обычным объяснением вечной инфляции заключается в том, что оно предполагает существующую фоновую Вселенную, которая развивается в соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна, и рассматривает квантовые эффекты как небольшие флуктуации вокруг этого. Однако динамика вечной инфляции стирает разделение между классической и квантовой физикой. Как следствие, теория Эйнштейна терпит крах в вечной инфляции.

Теория вечной инфляции, выдвинутая Хокингом и Хертогом, основана на теории струн: разделе теоретической физики, пытающемся примирить гравитацию и общую теорию относительности с квантовой физикой, частично описывая фундаментальные составляющие Вселенной как крошечные вибрирующие струны. Их подход использует концепцию голографии из теории струн, которая постулирует, что вселенная представляет собой большую и сложную голограмму: физическая реальность в определенных трехмерных пространствах может быть математически сведена к двумерным проекциям на поверхность.

Хокинг и Хертог разработали вариант этой концепции голографии, чтобы проецировать временное измерение в вечное расширение. Это позволило им описать вечную инфляцию, не полагаясь на теорию Эйнштейна. В новой теории вечная инфляция сводится к вневременному состоянию, определенному на пространственной поверхности в начале времени.

Более ранняя "теория отсутствия границ" Хокинга предсказывала, что если вы вернетесь назад во времени к началу Вселенной, вселенная сожмется и закроется, как сфера, но эта новая теория представляет собой шаг в сторону от более ранней работы.

Хертог и Хокинг использовали свою новую теорию, чтобы получить более надежные предсказания о глобальной структуре Вселенной. Они предсказывали, что Вселенная, возникающая из вечной инфляции на границе прошлого, конечна и намного проще, чем бесконечная фрактальная структура, предсказанная старой теорией вечной инфляции.

Их результаты, если они будут подтверждены дальнейшей работой, будут иметь далеко идущие последствия для парадигмы мультивселенной. Теперь Хертог планирует изучить последствия новой теории в меньших масштабах, которые находятся в пределах досягаемости наших космических телескопов. Он считает, что первичные гравитационные волны — рябь в пространстве-времени — генерируемые на выходе из вечной инфляции, представляют собой наиболее многообещающий "дымящийся пистолет" для проверки модели. Расширение нашей Вселенной с самого начала означает, что такие гравитационные волны будут иметь очень большие длины волн, выходящие за пределы текущего доступного деапазона детекторов LIGO. Но их может услышать планируемая европейская космическая обсерватория гравитационных волн LISA или увидеть в будущих экспериментах по измерению космического микроволнового фона.