Физики нашли решение загадки Эйнштейна о расширении Вселенной
Ученые из Брауновского университета (США) предложили объяснение одной из главных проблем современной физики — космологической константы. Этот параметр описывает энергию ускоренного расширения Вселенной. Исследователи нашли математическое обоснование, почему реальный показатель расширения не соответствует предсказаниям квантовой теории. Об этом 19 июня сообщил журнал Science Daily. Об этом пишет сайт Известия.
Согласно квантовой полевой теории, пустое пространство заполнено флуктуациями, которые должны порождать колоссальную энергию. Расчеты показывают, что из-за этого космологическая константа должна стремиться к бесконечности. Однако на практике ее значение оказывается ничтожно малым по сравнению с теоретическими прогнозами.
Профессор Стефон Александр, соавтор исследования, пояснил: если пространство-время обладает нетривиальной топологией, то это решает проблему космологической постоянной. Все квантовые возмущения, способные резко увеличить ее значение, становятся инертными благодаря такой топологии, сохраняющей константу стабильной.
В работе команда обнаружила математическую связь между квантовой гравитацией и квантовым эффектом Холла, наблюдаемым в физике конденсированного состояния. В этом эффекте электрическая проводимость принимает сверхточные значения, оставаясь стабильной даже при дефектах материала. Такая устойчивость обеспечивается топологией — разделом математики, изучающим структуру систем.
Исследователи полагают, что аналогичные процессы происходят в состоянии Черна — Саймонса — Кодамы, которое рассматривается как основное состояние квантовой гравитации. Как топология фиксирует напряжение в эффекте Холла, так и структура пространства-времени может защищать космологическую константу от квантовых флуктуаций. Доцент Аарон Хуэй отметил, что квантование электрической проводимости в эффекте Холла имеет аналог в космологической константе: по топологическим причинам она также оказывается квантованной. В теории существуют ограничения, заставляющие константу принимать строго определенные значения.
