Два сценарії квантового народження Всесвіту виявилися пов’язаними

Два підходи до квантового походження Всесвіту, що розширюється, можуть виявитися частинами однієї математичної конструкції. Георгій Лаврелашвілі з Тбіліського державного університету та Жан-Люк Ленерс з Інституту гравітаційної фізики Товариства Макса Планка знайшли сімейство розв’язків, що пов’язує народження Всесвіту через кротову нору зі сценарієм без початкової межі. Про результати серії досліджень інститут повідомив 28 жовтня.

Що могло підготувати початок інфляції

Космологічна інфляція — гіпотетичний період надзвичайно швидкого розширення раннього Всесвіту — допомагає пояснити його великомасштабні властивості й походження початкових збурень. Водночас залишається відкритим питання: як виник стан, із якого інфляція могла розпочатися? Досліджувані авторами розв’язки пропонують можливі квантові початкові умови для такого розширення.

Один варіант пов’язаний з евклідовими кротовими норами. Це спеціальні геометрії, які використовують у квантовому розрахунку; через них нова область, що розширюється, може виникнути з уже наявного фонового простору. Інший варіант — пропозиція без початкової межі, пов’язана з іменами Джеймса Гартла та Стівена Гокінга. У ній початкова геометрія гладко замикається й не потребує окремої минулої межі. Поширений вислів «народження з нічого» тут позначає саме відсутність такого попереднього простору, а не встановлений фізичний процес.

Як кротова нора переходить в інший розв’язок

У роботі в Physics Letters B автори розглянули кротові нори, форма яких нагадує чашу на ніжці. Наявність і вузької горловини, і ширшої частини дає змогу після математичного переходу до звичайного часу отримати Всесвіт, що розширюється. Такі розв’язки підтримуються аксіонним або магнітним зарядом і скалярним полем із певним потенціалом.

Коли величина заряду прямує до нуля, горловина звужується. У границі початкова геометрія розділяється на фон і окремий інстантон без межі — конфігурацію, що описує квантове виникнення нової області. Отже, два сценарії входять до спільного сімейства розв’язків, параметром якого слугує заряд.

Докладніше дослідження в Physical Review D розширило набір прикладів, включно з розв’язками з різними властивостями фонового простору. Автори також обговорили нерозв’язані питання: які геометрії мають брати участь у квантовому розрахунку і як правильно порівнювати їхні ймовірності. Тому зв’язок двох підходів установлено в межах конкретних моделей і припущень.

Чи можна шукати слід у реліктовому випромінюванні

У наступній статті, опублікованій 16 жовтня в Physical Review D, Лаврелашвілі й Ленерс вивчили невеликі тензорні збурення та збурення пробного скалярного поля. Останнє розглядається на заданому фоні, без урахування його зворотного впливу. Виявилося, що для коротких хвиль кротові нори готують стан, дуже близький до звичайного інфляційного вакууму Банча — Девіса. Для довгих хвиль залишаються відхилення: невеликий зсув і осциляції у спектрі, що залежать від заряду.

Такі відмінності в принципі можуть відобразитися в реліктовому випромінюванні. Їхня доступність спостереженням залежить, зокрема, від тривалості інфляції: за надто тривалого розширення відповідні масштаби залишаться за межами спостережуваної області. Для кількісного порівняння потрібен також конкретний інфляційний потенціал. На найбільших масштабах перевірку додатково ускладнює космічна дисперсія — статистична невизначеність, пов’язана з тим, що на доступному нам небі вміщується мало незалежних довгохвильових збурень.

Роботи поки не дають змоги вибрати реальну історію народження нашого Всесвіту. Їхній результат — зв’язок двох класів квантових геометрій і розрахунок можливих відмінностей між ними. Препринти з’явилися в березні, травні та липні 2026 року; жовтневе повідомлення інституту об’єднує ці результати в загальну картину.

Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.