Строить дом на песке — плохая идея. В физике долго считалось, что и квантовую теорию гравитации нельзя строить на фиксированном «песке» — заранее заданном пространстве-времени. Общая теория относительности Эйнштейна учит, что пространство-время само меняется под действием материи, поэтому любой жёсткий фон — это искусственное упрощение. Казалось, нужен принципиально иной, «бесфоновый» подход, как в петлевой квантовой гравитации.
Но авторы новой работы показывают: можно совместить, казалось бы, несовместимое. Они предлагают метод, где квантовые возбуждения гравитационного поля описываются привычным способом — через пространство Фока (математическую конструкцию для частиц). Главное условие — в системе обязательно должна присутствовать материя. Тогда вакуум, самое низкоэнергетическое состояние, оказывается не пустым, а запутанным клубком из геометрии и вещества. Одно без другого просто не существует.
У такого подхода есть важное техническое преимущество перед петлевой квантовой гравитацией. Пространство состояний здесь оказывается сепарабельным — грубо говоря, его можно описать счётным набором базовых элементов, как ноты в музыке. Это сильно упрощает работу с главным уравнением квантовой космологии — уравнением Уилера-Девитта, которое в других подходах напоминает неразрешимый ребус. Теперь его можно формулировать более строго и, возможно, приблизиться к расчётам, которые покажут, как именно рождалась наша Вселенная.
Уравнение Уилера-Девитта, описывающее квантовое состояние всей Вселенной, долгое время оставалось «неподъёмным» из-за математических трудностей. Новый подход делает его похожим на обычное квадратичное уравнение, что гораздо привычнее для физиков.
В романе «Спин» Роберта Уилсона инопланетная технология окутывает Землю мембраной, внутри которой время течёт в миллионы раз медленнее — такая экзотическая геометрия пространства-времени как раз и описывается уравнениями квантовой гравитации.