Всесвіт сповнений різноманітними структурами - від галактик та їх скупчень галактик до звичайних планетних систем. Як-от Сонячна с система з її центральним світилом, 8 планетами, поясом астероїдів та “вільних” комет, що рухаються власними орбітами.
Але як вони сформувалися та еволюціонували? Яка роль квантової фізики у формуванні бодай невеличких структур.
Свою відповідь на це питання представив відомий астрофізик Фабріціо Іллюмінаті. Його стаття опублікована в журналі Modern Physics Letters A.
Він запропонував нову модель, яка пов'язує мікроскопічні масштаби квантових флуктуацій з макроскопічними масштабами космічних структур, використовуючи модифіковану теорію гравітації, яка враховує стохастичну поведінку складних систем.
Ідея полягає в тому, що квантові флуктуації, які мали місце в ранньому Всесвіті, були розширені космологічною динамікою до сучасних великомасштабних структур. Цілком відповідно до інфляційної парадигми.
Нагадаємо, інфляційна парадигма - це теорія раннього всесвіту, яка передбачає фазу експоненціального розширення простору в перші частки секунди після Великого вибуху. Ця фаза називається інфляцією і розв'язує деякі проблеми стандартної космологічної моделі - проблема пласкості, горизонту та монополя.
Особливість теорії в тому, що вона пророкує генерацію первинних флуктуацій густини з квантових флуктуацій, які згодом перетворяться на великомасштабні структури Всесвіту.
Інфляційна парадигма також підтримується кількома спостереженнями - космічний мікрохвильовий фон, енергетичний спектр матерії та залежність світності від відстані.
Водночас точний механізм і фізика інфляції досі невідомі і є предметом різних моделей та сценаріїв.
Саме на цій особливості “грає” Іллюмінаті. На відміну від стандартної моделі, якій необхідні темна матерія й темна енергія для пояснення спостережень, його модель не вимагає ніякої додаткової або загадкової субстанції. Натомість вона спирається на модифікований ньютонівський потенціал, точніше кажучи, включає поправки Юкави, що позначають залежність від характерних довжин взаємодії гранулярних компонентів систем.
Використовуючи простий закон масштабування, науковець отримав типовий розмір різних астрофізичних структур. Галактики та скупчення достатньо легко зростають з фундаментальних масштабів нуклонів. Потрібний лише час та константа гравітаційного зв'язку, яка може бути відносною залежно від масштабів структури. За фактом, відстань визначає залежність від діапазонів взаємодії.
Модель узгоджується зі статистичним підходом до структури простору-часу, який розглядає простір-час як гранульовану і флуктуаційну сутність. Вона також припускає, що великі астрономічні об’єкти можуть зберігати певні квантові ознаки або “космологічну пам'ять” про своє походження. Це означає, що теорія перевіряється майбутніми спостереженнями або навіть експериментально з врахуванням статистичних даних.
Іллюмінаті сподіваються, що його модель допоможе знайти новий погляд на зв'язок між квантовою фізикою та космологією і пролити світло на походження галактик.
