Новая гипотеза ставит под сомнение традиционное понимание возникновения Вселенной из чрезвычайно плотной точки. Вместо сингулярности предлагается, что наша плоская Вселенная и её зеркальная противоположность, в которой время течёт в обратную сторону, возникают из «ничего» посредством плавного квантового процесса. Эта модель не только исключает парадоксы бесконечности, но и открывает новые перспективы для понимания тёмной энергии, инфляции и асимметрии материи.
Классические теории, такие как модель Хартла–Хокинга и концепция Виленкина, сталкиваются с ограниченной возможностью предсказания. Первая объясняет появление Вселенной из компактной, гладкой геометрии, но предсказывает недостаточное количество инфляционных этапов — периодов экспоненциального расширения, необходимых для формирования плоской и однородной космической структуры. Вторая, основанная на идее квантового туннелирования через потенциальный барьер, хотя и допускает адекватную инфляцию, сталкивается с трудностями в формировании спектра начальных флуктуаций, которые позднее вызвали образование галактик. Обе теории требуют искусственной подгонки параметров для объяснения наблюдающейся плоскостности Вселенной (нулевая кривизна, k = 0).
Новая работа радикально переосмысливает подход. Начальная точка модели — евклидов инстантон, когда обычное время заменяется пространственной координатой, а размер Вселенной изменяется по косинусоидальному закону. Это напоминает возникновение пузыря: при переходе из абстрактного евклидового состояния в нашу Вселенную с динамическим временем космос начинает существовать с конечным размером, исключая бесконечную плотность. Важный прорыв — это введение квантового потенциала, заменяющего классическую кривизну пространства. Даже при k = 0 этот потенциал обеспечивает плавный переход между фазами.
Ещё один важный аспект теории — принцип «CPT-симметрии», согласно которому любой физический процесс остаётся неизменным при одновременных инверсиях заряда, пространства и времени. Согласно модели, это приводит к возникновению пары: нашей Вселенной и её зеркального двойника. Если у нас время идёт вперёд, а материя преобладает над антиматерией, то в зеркальной Вселенной эти свойства противоположны. Несмотря на классовую изолированность, они остаются квантово запутанными — их волновые функции связаны даже после обособления. Эта связность может проявляться в виде тёмной энергии, ответственной за ускоренное расширение Вселенной, или объяснять отсутствие антиматерии в наблюдаемой Вселенной.
Модель эффективно решает несколько задач. Во-первых, она устраняет сингулярность: Вселенная возникает с конечным размером благодаря косинусоидальной динамике инстантона. Во-вторых, предлагает естественное объяснение плоской геометрии — вместо подгонки параметров кривизны её роль берёт на себя квантовый потенциал. В-третьих, длительность инфляции соответствует необходимым 60–70 e-складам, что недоступно в рамках подхода Хартла–Хокинга. Запутанность двойных Вселенных также помогает объяснить тёмную материю: гипотетические частицы могут являться «отражением» материи антивселенной в нашем мире.
Следующий этап — поиск наблюдательных доказательств. Автор работы предполагает, что следы антивселенной могут проявляться в аномалиях реликтового излучения, например, в особых паттернах поляризации или температурных флуктуаций. Другим возможным вариантом может быть статистика больших структур: распределение галактик и скоплений может нести отпечаток квантовых флуктуаций, возникших при разделении этих двух вселенных. В теоретическом плане эффекты квантового потенциала также способны влиять на гравитационные волны ранней Вселенной, оставляя особые сигнаты в будущих исследованиях, таких как космические интерферометры.
Несмотря на смелость концепции, впереди долгие годы расчётов и проверок. Например, необходимо понять, как именно квантовый потенциал взаимодействует с материей на разных этапах: во время инфляции, при образовании первых частиц и в поздней тёмной эпохе. Не менее важна интеграция модели с теориями квантовой гравитации, такими как петлевая квантовая космология или ландшафты струн, в которых пространство и время возникают из более фундаментальных структур.
Если теория подтвердится, это решит не только проблему начальной сингулярности, но и приблизит физиков к созданию всеобъемлющей «теории всего», объединяющей гравитацию и квантовые законы.
Источник: iXBT
