Модель показала, что включение и выключение гравитации рождает частицы

Новая математическая модель предсказывает, что гравитация, «включённая» и «выключенная» за конечное время, оставляет после себя реальные частицы — создаёт их буквально из ничего. Работа, опубликованная в августе 2026 года, представляет строгое теоретическое описание явления, которое открывает связи между квантовой теорией поля, общей теорией относительности и физикой ранней Вселенной.

Аналогия с излучением Хокинга

Идея, что изменяющееся гравитационное поле способно порождать частицы из квантового вакуума, восходит к знаменитому предсказанию Стивена Хокинга о тепловом излучении чёрных дыр. Хокинг показал: стационарная чёрная дыра не «выключает» гравитацию, но горизонт событий действует аналогично — разделяет виртуальные пары частица-античастица, позволяя одной упасть внутрь, а другой улететь наружу.

В новой работе авторы рассматривают более абстрактный, но математически строго определённый сценарий: гравитационное поле, которое начинается в нулевом состоянии, в течение конечного времени принимает ненулевое значение, а затем возвращается к нулю. Квантовое состояние вакуума «до» и «после» оказываются разными — разрыв в спектре квантовых флуктуаций заполняется реальными частицами.

Математический механизм

Авторы работали в формализме квантовой теории поля на искривлённом пространстве-времени. Ключевой объект — Боголюбовские преобразования, связывающие операторы рождения и уничтожения частиц «до» и «после» изменения гравитации. Если начальный вакуум содержит «ноль частиц», конечный — нет: коэффициенты Боголюбова ненулевые, что означает среднее число частиц больше нуля.

Ключевые результаты:

• Число рождённых частиц зависит от скорости изменения гравитационного поля: чем быстрее — тем больше частиц;
• Спектр рождённых частиц имеет тепловой характер при адиабатическом (медленном) включении и нетепловой — при быстром;
• Эффект не исчезает в плоском пределе — то есть даже слабое, но быстро меняющееся поле порождает пары.

Связь с космологией

Сценарий «включения» гравитации прямо соответствует первым мгновениям после Большого Взрыва: Вселенная переходила из состояния, в котором квантовая гравитация доминировала, к состоянию, где метрика пространства-времени приняла классическую форму. Именно этот переход, по мнению авторов, мог стать одним из механизмов порождения вещества в ранней Вселенной — дополнительным к инфляционному производству частиц.

Читайте также по теме: квантовой механике без мнимых чисел.

Результаты также имеют отношение к дискуссии о природе тёмной материи: лёгкие частицы, рождённые при переходе, могут вносить вклад в наблюдаемую плотность реликтовых частиц.