Первые намёки на квантовую гравитацию: новая модель объясняет ускоренное расширение Вселенной без тёмной энергии

Физик из Университета Брауна предложил модель, в которой ускоренное расширение Вселенной может быть следствием квантово-гравитационных эффектов, а не загадочной тёмной энергии. Согласно этой гипотезе, неопределённость в одновременном измерении размера и скорости расширения космоса порождает макроскопический отпечаток квантовой гравитации.

Современная космология сталкивается с фундаментальной загадкой: Вселенная не просто расширяется, но делает это с ускоряющейся скоростью. Для объяснения этого феномена была введена тёмная энергия — гипотетическая субстанция, на долю которой, согласно стандартной модели, приходится около 68 % энергетической плотности космоса. Однако до сих пор не удалось согласовать её свойства с предсказаниями квантовой теории поля.

В новой работе, опубликованной в журнале Physical Review D, физик Савва Кушиаппас из Университета Брауна предлагает радикально иной подход. Он утверждает, что наблюдаемое ускорение может быть не следствием неизвестной субстанции, а проявлением квантовой модификации самой геометрии пространства-времени. Иными словами, мы могли просто неверно интерпретировать то, что видим.

Ключевая идея модели заключается в том, что размер Вселенной и скорость её расширения не могут быть одновременно определены с абсолютной точностью — это ограничение напоминает классический принцип неопределённости из квантовой механики. Однако здесь этот принцип применяется ко всей Вселенной как целому. Такая неопределённость изменяет уравнения, используемые космологами для описания расширения, и, следовательно, меняет предсказания о том, как расширение эволюционирует со временем.

По словам Кушиаппаса, «ускоренное расширение поздней Вселенной может быть макроскопическим отпечатком неустранимой квантовой неопределённости в одновременном знании размера и скорости расширения Вселенной». В рамках этой парадигмы космическое ускорение возникает как проявление квантовой гравитации на космологическом горизонте — той границе, за пределами которой мы не можем наблюдать свет.

Особую важность работе придаёт то, что предлагаемый квантовый масштаб может простираться вплоть до космологического горизонта. Это означает, что гипотеза даёт наблюдаемый признак квантово-гравитационной физики в истории расширения Вселенной, а не остаётся абстрактной математической конструкцией. Если модель верна, она способна изменить само понятие тёмной энергии, сместив часть объяснения с неизвестного материального компонента на модифицированную космическую геометрию.

Автор также рассматривает альтернативную конфигурацию модели, которая позволяет избежать сингулярности Большого взрыва. В этом случае Вселенная не возникает из точки с бесконечной плотностью, а является результатом отскока от предыдущей сжимающейся Вселенной. Однако, как признаёт сам исследователь, новый подход не решает всех проблем — остаются нестыковки и открытые вопросы.

Дальнейшие наблюдения, в частности данные обзоров DESI, телескопа Euclid и обсерватории Vera C. Rubin, помогут проверить эти идеи. Как отмечает Кушиаппас, «похоже, что измеряемая нами сейчас история расширения не согласуется с простейшей теорией, которая у нас есть». Возможно, мы стоим на пороге нового понимания устройства Вселенной, где квантовая гравитация перестаёт быть чисто теоретической областью и обретает реальные наблюдательные подтверждения.