PRL: физики представили новую версию происхождения Вселенной

Группа физиков-теоретиков предложила принципиально новый сценарий возникновения Вселенной, который избавляет космологию от главной головной боли — сингулярности, состояния с бесконечной плотностью и кривизной пространства-времени, где перестают работать любые известные законы физики. Исследование, опубликованное в авторитетном журнале Physical Review Letters, показывает, что Большой взрыв мог быть не абсолютным началом всего сущего, а моментом рождения гравитации в том привычном виде, который описывается общей теорией относительности Эйнштейна.

Согласно новой модели, в самые первые мгновения существования Вселенной не было ни привычного пространства-времени, ни стандартной гравитации — вместо этого доминировали чисто квантовые эффекты, а теория Эйнштейна возникла позже как низкоэнергетическое приближение к более фундаментальной реальности.

Ключевым понятием в этой работе стала так называемая асимптотическая свобода — режим, при котором взаимодействия на сверхвысоких энергиях становятся слабее. Это позволяет описывать раннюю Вселенную без математических бесконечностей, которые неизбежно возникают в общей теории относительности из-за экстремальной кривизны пространства-времени. В предложенном сценарии пространство изначально находится в почти стабильном, «плоском» состоянии, но квантовые эффекты постепенно накапливаются и сдвигают его динамику, подобно тому как небольшое возмущение заставляет шарик скатиться с почти ровной поверхности. Этот процесс естественным образом запускает инфляцию — период сверхбыстрого расширения Вселенной, причем без необходимости вводить гипотетическое поле инфлатона, как это требуется в классической модели Старобинского.

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

Новая гипотеза о происхождении Вселенной: что обнаружили ученые

Особенно важно, что предложенную модель можно проверить наблюдениями. Она дает конкретные предсказания для характеристик реликтового излучения — слабого «эха» ранней Вселенной, которое фиксируют космические телескопы. Речь идет о параметрах распределения первичных флуктуаций 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 числа дополнительных квантовых полей, что выглядит непривычно, но в некоторых теоретических подходах не исключено. Авторы подчеркивают, что квантовая гравитация пока остается областью без прямых экспериментальных подтверждений, и речь идет о математически последовательной гипотезе, которую предстоит тестировать в будущих космологических наблюдениях.