Міжнародна група дослідників розробила переглянуту теорію гравітації, яка може вирішити одну з найбільших таємниць фізики: як народився Всесвіт. Так званий Gravidade Quântica Quadrática прагне подолати розрив між загальною теорією відносності Einstein і квантовою механікою на ранніх етапах Big Bang.
Liderado від Niayesh Afshordi, Universidade Професор Waterloo і Instituto Perimeter, дослідження показує, що гравітація сама по собі містить необхідні інгредієнти для пояснення початкового розширення космосу, не покладаючись на додаткові гіпотетичні концепції. Твір ставить під сумнів традиційний погляд на те, як виник Всесвіт.
Проблема з теорією Einstein
Загальна теорія відносності, розроблена Albert Einstein у 1915 році, є надзвичайно точною для опису Всесвіту у великих масштабах. Теорія Contudo зазнає критичного краху, якщо її застосувати до ранніх моментів Big Bang і внутрішніх частин чорних дір.
Nessas екстремальні умови щільності, температури та кривизни, рівняння Einstein передбачають сингулярність, точку, де щільність і температура стають нескінченними. «Зазвичай це вказує на те, що теорія виходить за межі надійності», — пояснює Afshordi. Загальна теорія відносності просто не працює при таких високих енергіях, як ті, що існували під час народження космосу.
Cientistas десятиліттями намагався вирішити цю неповноту. Стандартний підхід полягав у прийнятті загальної теорії відносності, а потім додаванні додаткових рівнів теорії — переважно гіпотетичного інфляційного поля — щоб пояснити, як Всесвіт так швидко розширився одразу після Big Bang.
Como нова гравітація працює
Пропозиція Afshordi і його команди змінює цю логіку. Замість того, щоб виправляти загальну теорію відносності за допомогою додаткових компонентів, вони розширили саму теорію гравітації, щоб вона залишалася послідовною навіть при надзвичайно високих енергіях. Розширення Essa — це те, що фізики називають «ультрафіолетовою повнотою».
«Наш підхід запитує, чи може частина цієї поведінки в ранньому Всесвіті відбуватися безпосередньо від гравітації, коли він розтягнутий таким чином, що краще поводиться при екстремальних енергіях», — сказав Afshordi. Gravidade Quântica Quadrática підтримує рівняння Einstein як основу, але додає математичні терміни, які гарантують, що теорія працює в будь-якому масштабі енергії.
Surpreendentemente, коли команда застосувала цю розширену гравітацію до Big Bang, з рівнянь природно виникла фаза, схожа на інфляцію. Não потрібно було ввести вручну. «Було вражаюче те, що він міг вийти із самої сили тяжіння», — сказав Afshordi. Модель також потенційно усуває концепцію початкової сингулярності, тієї неможливої точки, де все було б нескінченним.
Testes спостереження на горизонті
Дослідники вказують на два основних напрямки майбутніх досліджень:
- Melhorar теоретичне розуміння моделі та перевірка її надійності за межі спрощених сценаріїв, які вже вивчені
- Elaborar чіткі прогнози спостережень, які відрізняють цю теорію від більш традиційних моделей інфляції
- Специфічні моделі Procurar у первинних гравітаційних хвилях
- Analisar тонкі позначки в космічному мікрохвильовому фоні (CMB), космічний викопний залишок першого світла Всесвіту
- Дані Usar з майбутніх спостережень для підтвердження або спростування гіпотези
«Це одні з небагатьох зондів, які можуть безпосередньо розповісти нам про фізику в надзвичайно віддалені часи», — пояснив Afshordi. Якщо майбутні спостереження виявлять правильний малюнок первісних гравітаційних хвиль або характерні позначки на CMB, передбачені моделлю, це дасть конкретний спосіб перевірити, чи правильний цей погляд на ранній Всесвіт.
Ajuste з поточними даними
Запропонована модель дуже добре узгоджується з наявними на даний момент космологічними даними. У деяких випадках вона краще відповідає спостереженням, ніж багато стандартних моделей інфляції. Isso не доводить, що теорія правильна, потрібно більше часу та спостережень, але дає надію, що цей шлях може привести до справжніх відповідей.
Квантова гравітація представляє Santo Graal теоретичної фізики. Unificar загальна теорія відносності з квантовою механікою заповнить фундаментальну прогалину в нашому розумінні природи. Isso пояснив би, як працює Всесвіт у великих космічних масштабах, а також у крихітних субатомних масштабах, де дві теорії несумісні.
Якщо підхід Afshordi і його команди виявиться правильним, це не тільки пояснює Big Bang більш послідовно. Também означало б, що Einstein був майже впевнений, що його теорія потребує лише природного розширення для роботи при дійсно екстремальних енергіях, без необхідності додаткових радикально нових концепцій.