Вселенная, возможно, существовала всегда — это следует из новой гравитационной модели, которая использует квантовые поправки для соответствия результатам эйнштейновской общей теории относительности. Эта модель также даёт объяснение тёмной материи и тёмной энергии, разом решая сразу несколько проблем современной физики.
В настоящее время считается, что возраст Вселенной в соответствии со общей теорией относительности (ОТО) составляет 13,8 млрд лет. Предполагается, что в начальный момент времени всё вещество было сосредоточено в точке с бесконечной плотностью — сингулярности. После того, как эта точка начала расширяться, то есть с момента Большого взрыва, и начинается история жизни Вселенной.
Несмотря на то, что существование сингулярности Большого взрыва прямо и неизбежно следует из ОТО, отдельные учёные рассматривают её как проблемный аспект теории, поскольку математика может объяснить лишь то, что происходило после — но не до сингулярности.
Ахмед Фараг Али (Ahmed Farag Ali) из Университета Бенха, Египет, и его коллега Шаурья Дас (Saurya Das) из Университета Летбриджа, Канада, в своей работе показали, как сингулярность Большого взрыва может быть устранена в рамках созданной ими новой модели. Согласно предложенной теории, наша Вселенная не имеет ни начала, ни конца.
Физики подчёркивают, что предложенные ими квантовые поправочные члены не привлекались специально для того, чтобы устранить сингулярность Большого взрыва. Работа основана на идеях физика-теоретика Давида Бома, который, начиная с 1950-х годов, изучал возможности для замены классических геодезических кривых на квантовые траектории. Али и Дас применили некоторые бомовские траектории к уравнению, созданному в тех же 50-х физиком Амалом Кумаром Райчаудхури (Amal Kumar Raychaudhuri) из Калькуттского университета, Индия. Райчаудхури был преподавателем Шаурьи Даса, когда тот был студентом этого вуза в 1990-х годах.
Используя уравнение Райчаудхури с квантовыми поправками, Али и Дас вывели модифицированные, с учётом квантовых поправок, уравнения Фридмана, описывающие расширение и эволюцию Вселенной. Получившаяся модель содержит элементы как квантовой теории, так и общей теории относительности, хотя и не является полноценной теорией квантовой гравитации. Однако авторы ожидают, что результаты их работы останутся в силе, когда — и, разумеется, если — полная квантовая теория гравитации будет разработана.
Помимо того, что модель не предсказывает сингулярности Большого взрыва, она не предусматривает и Большого сжатия. В ОТО одним из возможных сценариев окончания жизни Вселенной является обратное сжатие её в одну точку с бесконечной плотностью.
Отсутствие сингулярностей в модели объясняется ключевым различием между геодезическими кривыми в классической механике и бомовскими траекториями. Классические геодезические кривые пересекаются друг с другом, и точки, в которых они сходятся, являются сингулярностями. Бомовские траектории, напротив, никогда не пересекаются, поэтому при решении уравнений сингулярностей не возникает.
С точки зрения космологии, предложенные квантовые поправки могут быть рассмотрены как космологический свободный член, который исключает необходимость тёмной энергии, и радиационная поправка. Эти дополнения обеспечивают конечный размер Вселенной и таким образом придают ей бесконечное время жизни. Оценки, сделанные на основе модели, хорошо соответствуют современным измерениям космологической постоянной и плотности Вселенной.
С точки зрения физики, модель описывает Вселенную, заполненную квантовой жидкостью. Учёные предполагают, что эта жидкость может состоять из гравитонов — гипотетических частиц с нулевой массой, которые отвечают за передачу гравитационных сил.
В другой работе Дас вместе с Раджатом Бхадури (Rajat Bhaduri) из канадского Университета Мак-Мастер пошли ещё дальше. Опираясь на описанную выше модель, они показали, что гравитоны могут образовывать конденсат Бозе — Эйнштейна при температурах, которые существуют во Вселенной во все эпохи её жизни.
Вдохновлённые потенциалом модели, авторы намерены изучить её более тщательно. В будущей работе они планируют принять во внимание малые негомологичные и анизотропные возмущения. Впрочем, как полагают учёные, на общие итоги это повлиять не должно.
