Нова теорія Великого вибуху має "привидів": на початку Всесвіту гравітації не було
Фізики вважають, що новий підхід може пояснити, як початкове розширення Всесвіту могло виникнути природним чином. Але ця ідея містить "привидів", які поки що не можна пояснити.
Фізики запропонували нову ідею об'єднання квантової механіки і гравітації, яка, на їхню думку, може пояснити найбільш ранні моменти існування Всесвіту. Цю теорію можна перевірити в найближчому майбутньому, вважають учені, хоча вона має своїх "привидів", пише Фокус.
У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!
Теорія Ейнштейна не працює для Великого вибуху
Квантова механіка найкраще описує Всесвіт на атомному та субатомному рівнях. Загальна теорія відносності Ейнштейна є найкращою теорією гравітації та описує Всесвіт у великих масштабах. Як показав Ейнштейн, гравітація — це не сила, а результат викривлення простору-часу об'єктами з масою. Але ці дві теорії погано поєднуються, і одна з найбільших проблем для фізиків полягає в їхньому об'єднанні в єдину теорію, що описує Всесвіт одночасно у всіх масштабах.
За словами авторів дослідження, одна з найбільших проблем у фізиці полягає в тому, що загальна теорія відносності перестає працювати за надзвичайно високих енергій, які існували в момент Великого вибуху, коли народився Всесвіт. Рівняння теорії відносності працюють тільки в певному діапазоні енергій і масштабів. Щойно фізики намагаються застосувати ці рівняння до Великого вибуху — теорія перестає працювати.
Проблема полягає в утворенні сингулярності. У нульовий момент часу щільність матерії і кривизна простору-часу прагнуть до нескінченності. У таких умовах закони фізики втрачають передбачувальну силу, а розрахунки видають нелогічні відповіді.
Головним способом згладити цю проблему залишалася інфляційна модель Олексія Старобінського. Щоб описати період початкового розширення раннього Всесвіту, фізики додавали до рівнянь Ейнштейна додаткові параметри, квадратичні поправки, де кривизна простору зводиться в квадрат. Але конфлікт між квантовою механікою і теорією відносності залишався невирішеним.
Нова теорія Великого вибуху: квадратична гравітація
Тепер фізики запропонували повністю новий підхід. Вони представили гіпотезу, згідно з якою проблема сингулярності загальної теорії відносності вирішується повною відмовою від гравітації в момент Великого вибуху. Автори дослідження використовували ідею, відому як квадратична гравітація, вперше запропоновану фізиком Келлогом Стелле в 1977 році. Згідно з гіпотезою, можна впоратися з нескінченностями, що виникають при високих енергіях, змушуючи простір-час поводитися більше як електромагнітне поле.
Учені припускають, що в момент Великого вибуху звичної нам гравітації, яка залежить від кривизни простору-часу, не існувало. Динаміка простору визначалася виключно законами квантової квадратичної гравітації. Завдяки відсутності взаємодій на нескінченних енергіях, нескінченності, що руйнують загальну теорію відносності, просто не виникають. Система залишається стабільною, і рівняння квантової квадратичної гравітації здатні детально описати стан простору в момент Великого вибуху.
Фізики вважають, що, використовуючи квадратичну гравітацію, початкове розширення Всесвіту може виникнути природним чином.
"Замість того щоб додавати нові елементи до теорії Ейнштейна, ми виявили, що швидке розширення Всесвіту виникає природним чином, щойно гравітацію розглядають у спосіб, який залишається незмінним за надзвичайно високих енергій", — кажуть учені.
Але цю гіпотезу потрібно перевірити і вчені вважають, що це можна зробити в найближчому майбутньому. Якщо гіпотеза правильна, то мають існувати первинні гравітаційні хвилі, які можуть виявити детектори на Землі.
"Привиди" нової теорії Великого вибуху
Але у цієї гіпотези є проблеми у вигляді "привидів", тобто невловимих частинок. Теорія квадратичної гравітації пророкує існування кількох нових частинок, включно з безмасовим гравітоном і додатковим скалярним бозоном, а також масивною частинкою-примарою з від'ємною енергією і навіть від'ємними ймовірностями, які не можна пояснити.
Як уже писав Фокус, фізики побачили Всесвіт через секунди після Великого вибуху.
Також Фокус писав про те, що в Китаї створили найважчий у світі вантажний дрон: дальність польоту 3000 км.
Під час написання матеріалу використано джерела: Physical Review Letters, IFLScience.