Poznaj jego wyjątkową historię w tym wpisie na blogu. Jest jednym z filarów teorii cząstek elementarnych!
Kim jest Alan Guth?
Alan Guth jest fizykiem teoretycznym i kosmologiem, najbardziej znanym ze swojej pracy nad teorią cząstek elementarnych i tego, w jaki sposób teoria cząstek elementarnych ma zastosowanie do wczesnego wszechświata, a w szczególności z koncepcji, którą opracował około 1980 roku, kosmicznej inflacji i wszechświata inflacyjnego, czyli idei, że wczesny wszechświat przeszedł przez fazę wykładniczej ekspansji wkrótce po Wielkim Wybuchu, napędzanej dodatnią gęstością energii próżni.
Alan Harvey Guth urodził się 27 lutego 1947 r. w małym miasteczku New Brunswick, New Jersey, w Stanach Zjednoczonych, jako syn żydowskiej pary z klasy średniej, Hymana i Elaine Guth, którzy byli właścicielami małego sklepu spożywczego i pralni chemicznej. Jego wczesne dzieciństwo nie wyróżniało się niczym szczególnym, choć wykazywał duże zdolności matematyczne. Po uczęszczaniu do kilku szkół publicznych pominął klasę maturalną, aby zapisać się na pięcioletni program w Massachusetts Institute of Technology (MIT), częściowo dlatego, że obawiał się poboru na wojnę w Wietnamie, której zdecydowanie nie pochwalał. Tytuł licencjata i magistra uzyskał w 1969 r., a tytuł doktora w 1972 r.
W 1971 r. poślubił swoją ukochaną z liceum, Susan Tisch, i mieli dwoje dzieci: Lawrence’a (1977) i Jennifer (1983). Po ukończeniu studiów Guth miał jednak trudności ze znalezieniem stałej pracy, częściowo z powodu intensywnej konkurencji o stanowiska profesorów uniwersyteckich z powodu wyżu demograficznego, i spędził dziewięć lat podróżując po całym kraju na tymczasowych stanowiskach podoktorskich związanych z fizyką, w tym Princeton (1971-1974), Columbia (1974-1977), Cornell (1977-1979) i Stanford’s Linear Accelerator Center (1979-1980).
W Princeton początkowo koncentrował się na fizyce cząstek elementarnych, w szczególności na badaniu kwarków, cząstek elementarnych tworzących protony i neutrony. Jednak jego badania stały się przestarzałe wraz z rozwojem teorii chromodynamiki kwantowej, jak na ironię opracowanej właśnie w Princeton, bez wiedzy Gutha, która nadała kwarkom specjalną nową właściwość zwaną „kolorem”.
W 1974 roku, na Columbii, Guth zwrócił się bardziej ku kosmologii i kosmogenezie, a w szczególności ku pracy nad monopolami magnetycznymi (jednobiegunowymi magnesami, które pierwotnie zostały przewidziane w teorii przez równania Jamesa Clerka Maxwella, ale nie zostały jeszcze odkryte w prawdziwym wszechświecie). Guth zaproponował, że proces spontanicznego łamania symetrii we wczesnym wszechświecie, opisany przez „teorię elektrosłabą” Stevena Weinberga, może powodować bardzo małe nieciągłości o właściwościach monopoli magnetycznych.
Zaczął rozwijać swoją teorię kosmicznej inflacji podczas studiów w Cornell w 1978 roku, kiedy szukał rozwiązania „problemu płaskości” modelu wszechświata Wielkiego Wybuchu i problemu, który sam zidentyfikował, pozornego braku monopoli magnetycznych. Po raz kolejny oparł się na wcześniejszych pracach Steve’a Weinberga, a mianowicie jego Wielkiej Jednolitej Teorii (próba unifikacji sił elektromagnetycznych, słabych i silnych sił jądrowych).
Proponowane przez Gutha rozwiązanie tych problemów obejmuje bardzo krótki, ale bardzo szybki okres przechłodzenia podczas opóźnionego przejścia fazowego, wytwarzając „fałszywą próżnię” (tymczasowy niestabilny stan o najniższej możliwej gęstości energii). Guth odkrył, że rozpad fałszywej próżni na początku wszechświata może przynieść niesamowite rezultaty, w tym szybką ekspansję w coraz szybszym tempie, którą nazwał kosmiczną inflacją.
Niewiarygodnie rozległa ekspansja wszechświata spowodowana inflacją „rozwiązała” zarówno problem płaskości Roberta Dickesa, jak i problem monopolu Gutha. Rozwiązało to jednak również „problem horyzontu” teorii Wielkiego Wybuchu (niedawna obserwacja, że kosmiczne promieniowanie tła wydawało się być niezwykle jednolite w całym wszechświecie, z prawie zerową wariancją, co było paradoksalne, ponieważ w czasie tworzenia kosmicznego promieniowania tła nie powinno być wystarczająco dużo czasu, aby jeden koniec kosmosu mógł komunikować się z drugim końcem). Jednak zgodnie z teorią inflacji Gutha, wszechświat eksplodował tak szybko, że nie było czasu na złamanie zasadniczej jednorodności, a zatem wszechświat po inflacji byłby bardzo jednolity, mimo że jego części nie były jeszcze ze sobą w kontakcie.
Guth po raz pierwszy przedstawił swoje pomysły na temat kosmicznej inflacji na seminarium w Stanford’s Linear Accelerator Center na początku 1980 roku i z dnia na dzień przeszedł od martwienia się o swoje perspektywy pracy do szturmu ofert. Powrócił do MIT w 1980 r. i został profesorem fizyki w 1986 r.
Przez pewien czas nie mógł jednak znaleźć żadnego sposobu na zatrzymanie inflacji (aby gwiazdy i galaktyki mogły się formować), często określanego jako problem „wdzięcznego wyjścia”, i z tego powodu uważał swoją własną teorię za porażkę. Jednak po przeczytaniu pracy rosyjskiego fizyka Andrieja Lindego (który pracował nad tym problemem niezależnie) i dalszej pracy Paula Steinhardta (który również pracował nad problemem wdzięcznego wyjścia) pod koniec 1981 roku, zaczął wymieniać się artykułami z innymi teoretykami, pomagając sobie nawzajem w rozwijaniu teorii inflacji, a od czasu oryginalnego modelu Gutha nastąpiło wiele dalszych udoskonaleń i poprawek.
Ostatnio Guth wyraził przekonanie, że nasz wszechświat jest tylko jednym z niezliczonych wszechświatów, które powstały jako część multiwersum. Zgodnie z tą teorią, kosmiczna inflacja nigdy się nie kończy, ale nadal rozszerza się w tempie wykładniczym, a dodatkowe wszechświaty są stale tworzone jako „bąbelki” w procesie inflacji (pod pewnymi względami teoria ta jest podobna do zdyskredytowanej teorii stanu ustalonego Freda Hoyle’a). Uważa on, że cały kosmos został stworzony przez fluktuacje kwantowe z niczego (co według niego jest całkowicie zgodne z prawem zachowania energii, ponieważ całkowita wartość energii pozostaje zerowa) i jest cytowany jako mówiący, że „wszechświat jest ostatecznym darmowym obiadem”.
Guth nadal wykłada w Massachusetts Institute of Technology (MIT) i napisał ponad 60 artykułów technicznych na temat efektów kosmicznej inflacji i jej interakcji z fizyką cząstek elementarnych. Zdobył liczne nagrody i medale, w tym Medal Międzynarodowego Centrum Fizyki Teoretycznej i Medal Eddingtona. Jego książka z 1998 roku, „The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origins”, stała się popularnym bestsellerem.
Zapoznaj się z naszym poniższym artykułem: Kim był Alexandre Friedmann?
>