Новая теория Большого взрыва имеет "призраков": в начале Вселенной гравитации не было
Физики считают, что новый подход может объяснить, как первоначальное расширение Вселенной могло возникнуть естественным образом. Но эта идея содержит “призраков”, которые пока нельзя объяснить.
Физики предложили новую идею объединения квантовой механики и гравитации, которая, по их мнению, может объяснить самые ранние моменты существования Вселенной. Эту теорию можно проверить в ближайшем будущем, считают ученые, хотя она имеет своих "призраков", пишет Фокус.
У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!
Теория Эйнштейна не работает для Большого взрыва
Квантовая механика лучше всего описывает Вселенную на атомном и субатомном уровнях. Общая теория относительности Эйнштейна является лучшей теорией гравитации и описывает Вселенную в больших масштабах. Как показал Эйнштейн, гравитация — это не сила, а результат искривления пространства-времени объектами с массой. Но эти две теории плохо сочетаются, и одна из самых больших проблем для физиков состоит в их объединении в единую теорию, описывающую Вселенную одновременно во всех масштабах.
По словам авторов исследования, одна из самых больших проблем в физике состоит в том, что общая теория относительности перестает работать при чрезвычайно высоких энергиях, которые существовали в момент Большого взрыва, когда родилась Вселенная. Уравнения теории относительности работают только в определенном диапазоне энергий и масштабов. Как только физики пытаются применить эти уравнения к Большому взрыву — теория перестает работать.
Проблема заключается в образовании сингулярности. В нулевой момент времени плотность материи и кривизна пространства-времени стремятся к бесконечности. В таких условиях законы физики теряют предсказательную силу, а расчеты выдают нелогичные ответы.
Главным способом сгладить эту проблему оставалась инфляционная модель Алексея Старобинского. Чтобы описать период изначального расширения ранней Вселенной, физики добавляли к уравнениям Эйнштейна дополнительные параметры, квадратичные поправки, где кривизна пространства возводится в квадрат. Но конфликт между квантовой механикой и теорией относительности оставался неразрешенным.
Новая теория Большого взрыва: квадратичная гравитация
Теперь физики предложили полностью новый подход. Они представили гипотезу, согласно которой проблема сингулярности общей теории относительности решается полным отказом от гравитации в момент Большого взрыва. Авторы исследования использовали идею, известную как квадратичная гравитация, впервые предложенную физиком Келлогом Стелле в 1977 году. Согласно гипотезе, можно справиться с бесконечностями, возникающими при высоких энергиях, заставляя пространство-время вести себя больше как электромагнитное поле.
Ученые предполагают, что в момент Большого взрыва привычной нам гравитации, которая зависит от кривизны пространства-времени, не существовало. Динамика пространства определялась исключительно законами квантовой квадратичной гравитации. Благодаря отсутствию взаимодействий на бесконечных энергиях, бесконечности, разрушающие общую теорию относительности, просто не возникают. Система остается стабильной, и уравнения квантовой квадратичной гравитации способны детально описать состояние пространства в момент Большого взрыва.
Физики считают, что, используя квадратичную гравитацию, изначальное расширение Вселенной может возникнуть естественным образом.
"Вместо того чтобы добавлять новые элементы к теории Эйнштейна, мы обнаружили, что быстрое расширение Вселенной возникает естественным образом, как только гравитация рассматривается таким образом, который остается неизменным при чрезвычайно высоких энергиях", — говорят ученые.
Но эту гипотезу нужно проверить и ученые считают, что это можно сделать в ближайшем будущем. Если гипотеза верна, то должны существовать первичные гравитационные волны, которые могут обнаружить детекторы на Земле.
"Призраки" новой теории Большого взрыва
Но у этой гипотезы, есть проблемы в виде "призраков", то есть неуловимых частиц. Теория квадратичной гравитации предсказывает существование нескольких новых частиц, включая безмассовый гравитон и дополнительный скалярный бозон, а также массивную частицу-призрак с отрицательной энергией и даже отрицательными вероятностями, которые нельзя объяснить.
Как уже писал Фокус, физики увидели Вселенную спустя секунды после Большого взрыва.
Также Фокус писал о том, что в Китае создали самый тяжелый в мире грузовой дрон: дальность полета 3000 км.
При написании материала использованы источники: Physical Review Letters, IFLScience.