他們的數學模型可能為現實的基本方面提供新的視角，包括為什么我們的宇宙會以這種方式膨脹，以及這與量子力學允許的最小長度有何關系。這些主題對于理解我們的宇宙至關重要，也是現代物理學最大謎團之一的一部分。

兩位科學家在研究完全不同的東西：石墨烯片時偶然想到了這個新想法。他們意識到，對堆疊石墨烯片電特性的實驗產生了與小宇宙相似的結果，并且這種基本現象可以傳播到物理學的其他領域。在堆疊的石墨烯中，新的電學行為是由各個石墨烯片之間的相互作用產生的，因此也許獨特的物理現象也可以從其他地方的相互作用層中出現——也許是在整個宇宙的背景下。在學術理論方面。

“我們認為這是一個令人興奮且雄心勃勃的想法，”同時擔任物理系切薩皮克理論物理學講座教授的加利茨基說。 “從某種意義上說，它通過自然地‘預測’我們宇宙的基本特征，例如暴脹和希格斯粒子，我們在后續(xù)預印本中描述了這些特征，效果非常好，幾乎令人震驚。人們對此表示懷疑?！?

層壓石墨烯的特殊電性能及其與我們現實的“雙胞胎”的可能聯系，來自由莫爾圖案所產生的特殊物理現象。當兩個重復圖案（從石墨烯片中的六邊形原子到窗紗網格）重疊且其中一層扭曲、移位或拉伸時，就會形成莫爾圖案。

與底層模式相比，出現的模式可以大量重復。在石墨烯堆疊中，新的圖案改變了石墨烯片的物理特性，特別是電子的行為。在被稱為“魔角石墨烯”的特殊情況下，莫爾圖案的重復長度約為單個薄片圖案長度的52 倍，而控制電子行為的能級急劇下降，從而允許新的行為，包括超導性。

加利茨基和帕希茲卡意識到，兩片石墨烯中的物理現象可以被重新解釋為兩個二維宇宙的物理現象，電子偶爾會在它們之間跳躍。這啟發(fā)了兩位研究人員將數學推廣到由任意數量的維度組成的宇宙，包括我們自己的四維宇宙，并探索莫爾圖案產生的類似現象是否會出現在物理學的其他領域。這開辟了一條發(fā)現之路，使他們面對宇宙學的一個重大問題。

“我們討論了當兩個真實的宇宙凝聚成一個宇宙時，我們是否可以觀察到莫爾物理，”帕希茲卡說。 “當你問這個問題時，你在尋找什么？首先，你必須知道每個宇宙的長度尺度?！?

長度尺度——或者一般的物理值尺度——描述了與你所看到的任何東西相關的精確度水平。如果你想大概測量一個原子的大小，那么十億分之一米很重要，但如果你想測量一個足球場，這個比例就沒用了，因為它是另一個比例。物理理論對我們的方程中有意義的一些最小和最大尺度設置了基本限制。

加利茨基和帕希茲卡關注的宇宙尺度稱為普朗克長度，它定義了與量子物理學一致的最小長度。普朗克長度與宇宙常數直接相關，宇宙常數是愛因斯坦廣義相對論場方程中的常數。在方程中，這個常數會影響宇宙（在重力影響之外）是否傾向于膨脹或收縮。

這個常數是我們宇宙的基礎。因此，為了確定它的值，科學家理論上只需要觀察宇宙，測量一些細節(jié)，例如星系彼此移動的速度，將所有內容代入方程并計算出常數必須是多少。

這個簡單的計劃遇到了問題，因為我們的宇宙同時包含相對論效應和量子效應。即使在宇宙尺度上，量子波穿過廣闊的真空空間的效應也會影響行為。但是，當科學家試圖將愛因斯坦對宇宙的相對論理解與他關于量子真空的理論結合起來時，他們遇到了問題。

一個問題是，每當研究人員試圖使用觀測數據更接近宇宙學常數時，他們計算出的值比他們根據理論其他部分預期的要小得多。更重要的是，根據它們在近似值中包含多少細節(jié)，該值將急劇跳躍，而不是收斂于一致的值。這種揮之不去的挑戰(zhàn)被稱為宇宙常數問題，有時也被稱為“真空災難”。

帕希茲卡說：“這是迄今為止測量結果與我們理論上預測之間最大的不一致?！?“這意味著出了什么問題?！?

由于莫爾條紋會在尺度上產生巨大差異，因此莫爾效應似乎是觀察問題的自然透鏡。加利茨基和帕希茲卡創(chuàng)建了一個數學模型（他們稱之為莫爾引力），將愛因斯坦關于宇宙如何隨時間變化的理論分成兩部分，并在數學中引入了允許這兩個理論相互作用的附加術語。他們沒有關注石墨烯的能量和長度尺度，而是關注宇宙常數和宇宙的長度。

加利茨基說，這個想法是在他們正在進行約翰·鄧普頓基金會資助的一個看似無關的項目時自發(fā)產生的，該項目旨在研究石墨烯和其他材料中的流體動力流動以模擬天體物理現象。

通過分析他們的模型，他們表明兩個具有大宇宙學常數的相互作用的世界可以覆蓋單個宇宙學常數的預期行為。相互作用產生的行為由比單個常數小得多的共享有效宇宙常數控制。有效宇宙學常數的計算避免了研究人員在近似值跳躍方面遇到的問題，因為模型中兩個宇宙的影響隨著時間的推移會相互抵消。

“我們從來沒有聲稱這解決了宇宙常數問題，”帕希茲卡說。 “說實話，這是一個非常傲慢的說法。這只是一個很好的見解，如果你有兩個具有巨大宇宙學常數的宇宙，比如說比我們觀察到的大120個數量級，如果你把它們結合起來，仍然有機會得到其中一個非常小的有效宇宙常數?！?

在初步的后續(xù)工作中，加利茨基和帕希茲卡開始以這一新論點為基礎，深入研究兩個相互作用的世界（他們稱之為“雙重世界”）的更詳細模型。按照我們的正常標準，每個世界本身都是一個完整的世界，并且每個世界都充滿了所有物質和場的匹配集合。在數學允許的情況下，它們還包括同時存在于兩個世界的場，他們稱之為“兩棲場”。

新模型產生了研究人員認為有趣的額外結果。當他們將數學放在一起時，他們發(fā)現模型的一部分看起來像現實中的重要領域。更詳細的模型仍然表明，兩個世界可以解釋一個小的宇宙學常數，并提供有關這樣一個“雙重世界”如何在宇宙背景輻射上留下獨特特征的詳細信息——從宇宙誕生之初開始。光始終存在。

在現實世界的測量中，這個特征可能會被看到——也可能不會。因此，未來的實驗可以確定這種受石墨烯啟發(fā)的獨特視角是否值得更多關注，或者只是物理學家玩具盒中有趣的新補充。

“我們還沒有探索所有的影響——這是一件很難做到的事情，但這個理論可以通過實驗來證偽，這是一件好事，”帕希茲卡說。 “如果它沒有被證偽，那么它就非常有趣，因為它解決了宇宙常數問題，同時描述了物理學的許多其他重要部分。我個人對它不抱任何希望——我認為它實際上已經足夠大了不真實?！?