Întrebările din titlu nu sunt de obicei discutate de către fizicieni, deoarece nu există o teorie general acceptată, capabilă să le răspundă. Cu toate acestea, recent, în cadrul gravitației cuantice cu buclă, a fost încă posibilă urmărirea evoluției unui model simplificat al Universului în timp, chiar până la momentul Big Bang-ului și chiar privirea dincolo de el. Pe parcurs, a devenit clar cum apare timpul în acest model. Observațiile Universului arată că, chiar și pe cele mai mari scări, acesta nu este deloc staționar, ci evoluează în timp.
Dacă, pe baza teoriilor moderne, această evoluție este urmărită în timp, se dovedește că partea observată în prezent a Universului era mai devreme și mai compactă decât acum, și a fost inițiată de Big Bang - un anumit proces de apariție a Universului dintr-o singularitate: o situație specială pentru care legile moderne fizicienii nu sunt aplicabili.
Fizicienii nu sunt mulțumiți de această stare de lucruri: vor să înțeleagă procesul însuși al Big Bang-ului. De aceea, acum se fac numeroase încercări de construire a unei teorii care ar fi aplicabilă acestei situații. Întrucât gravitația a fost forța principală în primele momente după Big Bang, se crede că acest obiectiv poate fi atins doar în cadrul teoriei cuantice a gravitației, care nu a fost încă construită.
La un moment dat, fizicienii au sperat că gravitatea cuantică va fi descrisă în termenii teoriei superstringului, dar recenta criză a teoriilor superstringului a zguduit această încredere. Într-o astfel de situație, o atenție mai mare a început să atragă alte abordări pentru descrierea fenomenelor cuant-gravitaționale și, în special, pentru gravitația cuantică cu buclă.
În cadrul gravitației cuantice cu buclă a fost obținut recent un rezultat foarte impresionant. Se dovedește că singularitatea inițială dispare din cauza efectelor cuantice. Big Bang-ul încetează să mai fie un punct special și este posibil nu numai să-i urmărești cursul, ci și să analizezi ceea ce era înainte de Big Bang.
Gravitatea cuantică a buclelor este fundamental diferită de teoriile fizice convenționale și chiar de teoria superstringului. Obiectele teoriei superstringurilor, de exemplu, sunt diferite șiruri și membrane multidimensionale, care, totuși, zboară în spațiu și timp, pregătite pentru ei în avans. Întrebarea despre cum a apărut exact acest spațiu-timp multidimensional nu poate fi rezolvată într-o astfel de teorie.
În teoria buclelor gravitației, obiectele principale sunt mici celule cuantice de spațiu, conectate între ele într-un anumit mod. Legea conexiunii lor și starea lor sunt guvernate de un câmp care există în ele. Mărimea acestui câmp este pentru aceste celule un fel de „timp intern”: trecerea de la un câmp slab la un câmp mai puternic arată exact ca și cum ar exista un fel de „trecut” care ar influența un anumit „viitor”. Această lege este aranjată astfel încât pentru un univers suficient de mare, cu o concentrație energetică scăzută (adică departe de singularitate), celulele par să se „fuzioneze” între ele, formând spațiul-timp „continuu” familiar pentru noi.
Autorii articolului susțin că toate acestea sunt deja suficiente pentru a rezolva problema a ceea ce se întâmplă cu universul atunci când se apropie de singularitate. Soluțiile ecuațiilor obținute de aceștia au arătat că sub „compresiunea” extremă a universului, spațiul „se prăbușește”, geometria cuantică nu permite ca volumul său să fie redus la zero, inevitabil are loc o oprire și începe expansiunea din nou. Această secvență de state poate fi urmărită atât înainte, cât și înapoi în „timp”, ceea ce înseamnă că în această teorie, înainte de Big Bang, există inevitabil un „Big Bang” - prăbușirea universului „anterior”. Mai mult, proprietățile acestui univers anterior nu se pierd în procesul de prăbușire, ci sunt transferate fără echivoc în universul nostru.
Video promotional:
Cu toate acestea, calculele descrise se bazează pe unele presupuneri simplificatoare despre proprietățile câmpului universal. Aparent, concluziile generale vor fi păstrate chiar și fără astfel de presupuneri, dar acest lucru mai are nevoie de verificări. Va fi extrem de interesant să urmărim dezvoltarea ulterioară a acestor idei.
