Прощай, теория струн? Новая модель Вселенной объясняет необъяснимое

Современная наука переживает золотой век исследования Вселенной. И совсем скоро наши традиционные представления об устройстве космоса могут кардинально измениться благодаря последним наблюдениям.

Крупнейшие телескопы мира обнаружили, что космическое пространство на максимально доступных для наблюдения расстояниях необычайно упорядочено . В то же время эксперименты на Большом адронном коллайдере не обнаружили никаких отклонений от известных физических законов, когда ученые исследовали мельчайшие частицы материи.

Научное сообщество не ожидало таких результатов. Ведь господствующие теоретические модели, которые объединяют теорию струн и концепцию космической инфляции, предсказывали совсем другую картину мироздания - сложную и запутанную.

Математический аппарат теории струн впечатляет своей сложностью, но пока не привел ни к одному экспериментально подтвержденному предсказанию. Главная сложность в том, что теория требует дополнительных пространственных измерений. По мнению теоретиков, эти измерения должны быть свернуты до микроскопических размеров.

В 1980-х годах ученые предложили теорию космической инфляции, чтобы объяснить, почему наблюдаемая Вселенная так однородна. Согласно этой теории, изначально небольшой и неоднородный космос пережил стремительное расширение на ранних этапах развития, что привело к его выравниванию.

Сторонники этой модели отмечают, что она способна объяснить, почему в ранней Вселенной возникли небольшие различия в плотности материи. Впоследствии эти области повышенной плотности под действием гравитации превратились в галактики.

За последние тридцать лет ученые тщательно измерили, как именно различалась плотность материи в разных участках космоса. Они анализировали реликтовое излучение - своеобразное эхо Большого взрыва, а также изучали, как распределены галактики в трехмерном пространстве.

Также, согласно инфляционной теории, во Вселенной должны существовать особые длинноволновые гравитационные волны - колебания в ткани пространства-времени. Если бы удалось их обнаружить, это стало бы решающим доказательством правильности модели. Однако приборы становятся все точнее, а следов этих волн по-прежнему нет.

Физики Латам Бойл и его коллега разработали принципиально новый подход. Их теория не нуждается ни в струнной математике, ни в инфляционном сценарии.

Исследователи предложили взглянуть на момент Большого взрыва как на космическое "зеркало" во времени. По одну сторону от этого рубежа находится наша Вселенная, а по другую - ее зеркальное отражение, где время течет в обратном направлении.

Новая модель изящно разрешает давний парадокс: почему в мире преобладает материя, а не антиматерия. В нашей части космоса доминируют обычные частицы, тогда как в отражении - античастицы.

Теория также предлагает неожиданный ответ на главную загадку темной материи: ее могут составлять тяжелые правосторонние нейтрино. В отличие от известных науке легких левосторонних нейтрино, эти частицы почти не взаимодействуют с обычными и проявляют себя только через гравитацию.

Согласно расчетам, одно из трех известных типов нейтрино должно быть абсолютно безмассовым. Сейчас эту гипотезу проверяют, наблюдая за тем, как гравитация группирует материю в масштабных галактических обзорах.

Авторы новой теории применили к космологическим масштабам концепцию энтропии, опираясь на то, как Стивен Хокинг исследовал термодинамику черных дыр. Вычисления показали: Вселенная с максимальной энтропией должна быть плоской и расширяться с ускорением.

Физики также объяснили, как возникли первичные различия в плотности материи, не прибегая к инфляционной теории. Они доказали, что квантовое поле нулевой размерности способно создать именно такие флуктуации, какие мы наблюдаем в реальном космосе.

Хотя результаты выглядят многообещающими, ученые подчеркивают: нужно еще проверить, насколько новая модель математически состоятельна и физически реалистична. Тем не менее, уже сейчас ясно, что к пониманию фундаментальных законов мироздания могут вести разные пути.