ПРЛ: физики представили новую версию происхождения Вселенной

Группа физиков-теоретиков предложила принципиально новый сценарий происхождения Вселенной, избавляющий космологию от главной головной боли - сингулярности, состояния с бесконечной плотностью и кривизной пространства-времени, при котором любые известные законы физики перестают работать. Исследование, опубликованное в престижном журнале Physical Review Letters, показывает, что Большой взрыв, возможно, был не абсолютным началом всего сущего, а рождением гравитации в знакомой форме, описанной общей теорией относительности Эйнштейна.

Ключевым понятием в этой работе была так называемая асимптотическая свобода — режим, при котором взаимодействия при сверхвысоких энергиях становятся слабее. Это позволяет нам описывать раннюю Вселенную без математических бесконечностей, которые неизбежно возникают в общей теории относительности из-за крайней кривизны пространства-времени. В предлагаемом сценарии пространство изначально находится в почти стабильном, «плоском» состоянии, но квантовые эффекты постепенно накапливаются и меняют его динамику, точно так же, как небольшое возмущение заставляет шар скатываться с почти плоской поверхности. Этот процесс естественным образом запускает инфляцию, период сверхбыстрого расширения Вселенной, без необходимости введения гипотетического инфлатонного поля, как того требует классическая модель Старобинского.

После окончания инфляции сценарий развития событий также отличается от обычного. В стандартных космологических моделях поле, ответственное за расширение, начинает колебаться и передает свою энергию частицам, нагревая Вселенную. В новой работе этого не происходит в традиционном понимании: система переходит в режим, где главную роль играет не потенциальная энергия, а движение самого поля, определяющее дальнейшую эволюцию космоса. При еще более низких энергиях квантовая гравитация становится «сильной», и именно в этой зоне, как полагают авторы, возникает обычная гравитация Эйнштейна. Лишь после этого Вселенная входит в стандартную горячую фазу, где формируются элементарные частицы, излучение и будущие галактики.

Новая гипотеза о происхождении Вселенной: что открыли ученые

Особенно важно, что предложенную модель можно проверить наблюдениями. Он делает конкретные предсказания о характеристиках космического микроволнового фонового излучения — слабого «эха» ранней Вселенной, которое обнаруживается космическими телескопами. Речь идет о параметрах распределения первичных колебаний и гравитационных волн, которые в новом сценарии могут лучше согласовываться с современными данными, чем классическая инфляционная модель. Правда, теория требует довольно экзотического условия — существования очень большого количества дополнительных квантовых полей, что выглядит необычно, но в некоторых теоретических подходах оно не исключается. Авторы подчеркивают, что квантовая гравитация пока остается областью без прямого экспериментального подтверждения, и речь идет о математически непротиворечивой гипотезе, которую придется проверить в будущих космологических наблюдениях.