A cím kérdéseit általában a fizikusok nem tárgyalják, mivel nincs olyan általánosan elfogadott elmélet, amely képes volna megválaszolni őket. Az utóbbi időben azonban a hurokkvantum gravitáció keretében továbbra is sikerült nyomon követni a Világegyetem egyszerűsített modelljének alakulását az időben, egészen a Nagyrobbanás pillanatáig, és még azon túl is megnézni. Az út során világossá vált, hogy az idő miként jelenik meg ebben a modellben. Az Univerzum megfigyelései azt mutatják, hogy még a legnagyobb léptékben sem áll helyben, hanem idővel fejlődik.
Ha a modern elméletek alapján ez az evolúció időben visszavezethető, akkor kiderül, hogy a világegyetem jelenlegi megfigyelhető része korábban melegebb és kompaktabb volt, mint jelenleg, és a Nagyrobbanással kezdődött - az univerzum szingularitásból való megjelenésének bizonyos folyamata: egy speciális helyzet, amelyre a modern törvények vonatkoznak. a fizikusok nem alkalmazhatók.
A fizikusok nem elégedettek ezzel a helyzettel: meg akarják érteni maga a Nagyrobbanás folyamatát. Ezért számos kísérlet történik egy olyan elmélet felépítésére, amely alkalmazható lenne a helyzetre. Mivel a gravitáció volt a legfontosabb erő a nagy robbanás utáni első pillanatokban, úgy gondolják, hogy ezt a célt csak a gravitáció kvantumelmélete keretében lehet elérni, amelyet még nem építettek ki.
Egyszerre a fizikusok azt remélték, hogy a kvantum gravitációt a felsővezeték-elmélettel írják le, ám a felsővezetési elméletek nemrégiben bekövetkezett válsága rázta meg ezt a bizalmat. Ilyen helyzetben egyre nagyobb figyelmet fordítottak a kvantitatív gravitációs jelenségek, és különösen a hurok kvantum gravitációjának leírására.
Nagyon lenyűgöző eredményt értek el a hurokkvantum gravitáció keretein belül. Kiderült, hogy a kezdeti szingularitás a kvantumhatások miatt eltűnik. A Nagyrobbanás már nem különös pont, és nemcsak nyomon lehet követni annak útját, hanem megvizsgálhatjuk azt is, ami volt a Nagyrobbanás előtt.
A hurok kvantitatív gravitáció alapvetően különbözik a szokásos fizikai elméletektől és még a felsővezeték elmélettől is. A szuperstring elmélet tárgya például különféle vonóságok és többdimenziós membránok, amelyek azonban a térben és időben előre repülnek. Az a kérdés, hogy pontosan hogyan merült fel ez a többdimenziós téridő, egy ilyen elméletben nem oldható meg.
A gravitációs hurokelméletben a fő tárgyak a tér kicsi kvantumsejtjei, amelyek bizonyos módon kapcsolódnak egymáshoz. Kapcsolataik törvényét és állapotát valamelyik terület szabályozza, amely létezik bennük. Ennek a mezőnek a nagysága ezeknek a sejteknek egyfajta "belső idő": a gyenge mezőről egy erősebb mezőre való átmenet pontosan úgy néz ki, mintha lenne valamiféle "múlt", amely befolyásolná valamilyen "jövőt". Ez a törvény oly módon van elrendezve, hogy egy elég nagy, alacsony energiakoncentrációjú univerzumban (vagyis távol a szingularitástól) a sejtek úgy tűnnek, hogy "megolvadnak" egymással, és a "folyamatos" téridőt képezik, amely a számunkra is ismert.
A cikk szerzői azzal érvelnek, hogy mindez már elegendő annak megoldására, hogy mi történik az univerzummal, amikor megközelítjük a szingularitást. Az általuk kapott egyenletek megoldásai azt mutatták, hogy az univerzum szélsőséges „összenyomása” alatt a tér „elmorzsolódik”, a kvantumgeometria nem teszi lehetővé a térfogat nullára csökkentését, elkerülhetetlenül megáll és a tágulás újra kezdődik. Ez az állapotsorozat előre és hátra is követhető "időben", ami azt jelenti, hogy ebben az elméletben a Nagyrobbanás előtt elkerülhetetlenül "Big Bang" van - az "előző" univerzum összeomlása. Sőt, az előző univerzum tulajdonságai nem vesznek el az összeomlás folyamatában, hanem egyértelműen átkerülnek világegyetemünkbe.
Promóciós videó:
A leírt számítások azonban az univerzális mező tulajdonságainak néhány egyszerűsítő feltételezésén alapulnak. Úgy tűnik, hogy az általános következtetéseket még ilyen feltételezések nélkül is megőrzik, de ezt még ellenőrizni kell. Rendkívül érdekes lesz követni ezen ötletek továbbfejlesztését.