Рождение Вселенной часто сравнивают с надуванием воздушного шара: в первые мгновения она стремительно растянулась. Но сама «резина» этого шара вряд ли была идеально гладкой — скорее, её покрывала мельчайшая рябь. Новая работа предлагает именно такой взгляд: квантовые эффекты на самом глубинном уровне делают пространство-время слегка шероховатым, и эта шероховатость управляла раздуванием.
Авторы взяли за основу идею, что гравитация на микроуровне подчиняется необычным правилам. Её поведение напоминает деформированную геометрию: направления движения частиц влияют на саму структуру пространства. Математически это выглядит так — на сцене появляется скалярное поле (особая величина в каждой точке), которое и задаёт степень «ряби». Физики свели сложные уравнения к простому случаю однородной и изотропной Вселенной и получили поправки к стандартным формулам Эйнштейна. Эти поправки, словно поправочный коэффициент в рецепте, меняют предсказания о том, как быстро шло расширение и какие волны — гравитационные — могли тогда возникнуть.
Такой подход даёт контролируемый мост между миром квантовой гравитации и наблюдаемой космологией. Вместо того чтобы гадать, как именно пространство-время пенится на планковских масштабах, учёные предлагают искать следы этой пены в статистике реликтового излучения — в самом старом свете, который до нас дошёл. Если будущие данные покажут отклонения от стандартной модели, это может стать первым реальным свидетельством квантовой природы гравитации.
Если представить, что вся видимая Вселенная сжалась бы до размеров песчинки в момент начала инфляции, то рябь пространства-времени, о которой идёт речь, была бы в миллиарды раз мельче атомного ядра.
В романе «Контакт» Карла Сагана инженеры находят скрытое послание в фоновом шуме Вселенной — возможно, подобные искажения инфляции когда-нибудь расскажут нам о квантовой гравитации больше, чем любые ускорители.