Ранняя Вселенная раздувалась с невообразимой скоростью — быстрее, чем свет успевал бы её пересечь. В этом кипящем котле любая область пространства была похожа на открытую банку с краской: её границы непрерывно захватывали новый «пар» извне, а часть собственного содержимого безвозвратно ускользала. Авторы новой работы построили математическую модель именно такой открытой банки — квантовой системы, которая не изолирована от окружения.
Ключевой трюк — следить не за всем полем сразу, а за фиксированным объёмом, как если бы мы смотрели только на один кубический сантиметр расширяющегося теста. Внутри этого объёма живут две величины — сила поля и общий импульс частиц, — которые ведут себя как сообщающиеся сосуды. Когда к объёму добавляются новые моды (как в банку вливается свежая краска), старые и новые части запутываются, и эту связь приходится обрывать — примерно как отрезать нить, соединяющую два воздушных шарика. Обрыв порождает необратимость: появляется трение, похожее на вязкое сопротивление, и одновременно — случайные толчки, раскачивающие поле.
Для лёгких полей, которые медленно скатываются по энергетическому склону, эта модель сводится к классическому уравнению, впервые записанному Алексеем Старобинским. Квантовая размазанность (смесь состояний) становится огромной — поле ведёт себя как тёплый студень, который непрерывно трясётся. Тяжёлые поля, наоборот, почти не чувствуют толчков и остаются удивительно чистыми, словно туго натянутая струна, которую трудно раскачать. Это значит, что для них классическое описание — с определённой траекторией и скоростью — просто не работает, и нужен полноценный квантовый язык.
Так рождается мост между квантовым микромиром и крупномасштабной структурой космоса. Открытая банка, теряющая капли, оказывается точной метафорой того, как изначально квантовый туман превращается в галактики и пустоты, которые мы наблюдаем сегодня.
В режиме медленного скатывания чистота состояния падает так сильно, что квантовое описание становится неотличимым от классической теории вероятностей — как если бы монетка стиралась до полной неразличимости орла и решки.
В романе Грега Игана «Лестница Шильда» квантовые флуктуации вакуума в раздувающейся Вселенной порождают новые вселенные с разными законами физики — идея, перекликающаяся с тем, как случайные толчки поля в инфляции могут создавать области с разной плотностью.