滑铁卢大学与周界研究所（Perimeter Institute，PI）的研究人员提出一种理解宇宙起源的理论框架，试图在极端能量条件下将引力与量子物理相结合。研究团队表示，该方法可能为大爆炸及宇宙早期历史提供不同于传统模型的描述。相关论文《二次引力中大爆炸的紫外完成》已发表于《物理评论快报》。

研究由滑铁卢大学与周界研究所物理与天文学教授 Niayesh Afshordi 领导。团队指出，广义相对论在过去一个多世纪的诸多检验中表现成功，但在宇宙诞生时所涉及的极端条件下会出现适用性问题。为应对这一挑战，研究采用二次量子引力理论，研究人员称该理论在极高能量尺度下仍能保持数学一致性，因而更适合用于讨论接近大爆炸的物理情形。

研究团队表示，现有许多关于大爆炸的解释通常以爱因斯坦引力理论为基础，并在此之上引入额外成分以匹配观测；而他们的框架旨在提供更统一的图景，将宇宙最初时刻与当代宇宙学观测建立联系。

在该模型中，研究人员发现，宇宙早期的快速膨胀可从这一量子引力框架中“自然产生”，无需额外添加新的成分。研究团队将这一早期快速膨胀与现代宇宙学中的“暴胀”概念相联系，并称其是解释宇宙当前形态的重要机制之一。

除对早期膨胀的处理外，团队还给出了关于原初引力波的预测，称其模型能够给出大爆炸后最初时刻时空微小波动所对应信号的最低量级，并认为这些信号有望在即将开展的实验中被探测，从而为检验宇宙量子起源相关理论提供观测机会。

Afshordi 表示，该工作显示宇宙早期的爆发式增长可能直接源自更深层次的引力理论；与在爱因斯坦理论上叠加新元素不同，若以在极高能量下保持一致的方式处理引力，快速膨胀会在模型中出现。

研究人员同时强调其理论的可检验性。Afshordi 称，尽管模型涉及极高能量尺度，但仍能给出清晰预测，现有或即将部署的实验可以寻找相应信号。

研究团队指出，随着宇宙学进入更高精度测量阶段，新的星系巡天、宇宙微波背景实验与引力波探测器将具备更高灵敏度，为检验过去更偏理论化的观点提供条件。研究人员也提到，科学界已注意到最简单的早期宇宙膨胀模型存在局限，因而需要基于更基础物理的新路径。

参与该研究的还包括滑铁卢大学与周界研究所博士生刘若林，以及滑铁卢大学与周界研究所前博士后、现任技术高等学院讲师 Jerome Quintin。团队表示，下一步将为即将到来的实验进一步完善预测，并探索该框架与粒子物理及早期宇宙其他问题之间的联系，长期目标是加强量子引力与观测宇宙学之间的衔接。