Горсть песка ложится на стол. Песчинки укладываются по-разному, но если горсть большая, общий объём почти не меняется. Примерно так работает классическая гравитация: пространство кажется гладким и определённым. Но стоит присмотреться к отдельным песчинкам — и окажется, что на квантовом уровне сам объём перестаёт быть фиксированным. Он становится случайной величиной, для которой можно вычислить вероятности.
Авторы работы взяли известные формулы для расширяющейся Вселенной и переписали их на языке вероятностей. Вместо того чтобы спрашивать «каков объём?», они спросили: «с какой вероятностью объём окажется таким-то?». Расчёты провели для нескольких приближений — от грубого классического до точного квантового в двух измерениях. В классике вероятность сконцентрирована вокруг одного значения — того самого, что мы наблюдаем. Но чем сильнее включаются квантовые поправки, тем шире размывается пик. В экстремальном квантовом режиме распределение начинает отдавать предпочтение крошечным вселенным.
Это похоже на лотерею, в которой билеты с большими номерами выигрывают часто, пока правила классические. Но стоит изменить правила — и выигрыш смещается к билетам с крошечными номерами. Так и здесь: привычный большой космос — лишь наиболее вероятный исход в мире слабых квантовых эффектов. Усильте их — и вероятнее станет вселенная размером с горошину.
В двух измерениях расчёты удалось довести до точного ответа, используя математику, выросшую из теории струн. Оказалось, что и там квантовые эффекты предпочитают вселенные поменьше.
В романе «Мистер Томпкинс в стране чудес» Георгий Гамов отправил героя в мир, где квантовые эффекты видны невооружённым глазом. Там объём комнаты мог меняться от вдоха к выдоху — почти как в этой работе.