Frågorna i titeln diskuteras vanligtvis inte av fysiker, eftersom det inte finns någon allmänt accepterad teori som kan besvara dem. Men nyligen, inom ramen för slingkvanttyngdkraften, var det fortfarande möjligt att spåra utvecklingen av en förenklad modell av universum tillbaka i tiden, fram till Big Bang-ögonblicket, och till och med se bortom det. Längs vägen blev det tydligt hur tiden verkar i denna modell. Observationer av universum visar att även på de största skalorna är det inte alls stationärt utan utvecklas över tid.
Om, på grundval av moderna teorier, denna utveckling spåras tillbaka i tiden, visar det sig att den för närvarande observerade delen av universum var tidigare varmare och mer kompakt än den är nu, och det började med Big Bang - en viss process för uppkomsten av universum från en singularitet: en speciell situation för vilken moderna lagar fysiker är inte tillämpliga.
Fysiker är inte nöjda med detta tillstånd: de vill förstå själva Big Bang-processen. Det är därför många försök nu görs för att konstruera en teori som skulle vara tillämplig i denna situation. Eftersom tyngdkraften var huvudkraften i de första ögonblicken efter Big Bang, tros det att detta mål endast kan uppnås inom ramen för kvantteorin om tyngdkraft, som ännu inte har byggts.
Vid en tidpunkt hade fysiker hoppats att kvanttyngd skulle beskrivas i termer av superstringsteori, men den senaste tidens kris med superstringsteorier har skakat detta förtroende. I en sådan situation började mer uppmärksamhet locka andra tillvägagångssätt för beskrivningen av kvant-tyngdkraftsfenomen, och i synnerhet slingkvanttyngd.
Det är inom ramen för slingkvanttyngd som nyligen har uppnåtts ett mycket imponerande resultat. Det visar sig att den initiala singulariteten försvinner på grund av kvanteffekter. Big Bang upphör att vara en speciell punkt, och det är möjligt inte bara att spåra sin gång, utan också att undersöka vad som var innan Big Bang.
Kvanttyngd i slingan skiljer sig grundläggande från konventionella fysiska teorier och till och med från superstringsteori. Objekten för superstringsteorin, till exempel, är en mängd olika strängar och multidimensionella membran, som emellertid flyger i förberedda rum och tid. Frågan hur exakt denna flerdimensionella rymdtid uppstod kan inte lösas i en sådan teori.
I loop-teorin om tyngdkraft är huvudobjekten små kvantceller i rymden, anslutna till varandra på ett visst sätt. Lagen för deras anslutning och deras stat styrs av något område som finns i dem. Storleken på detta fält är för dessa celler en slags "intern tid": övergången från ett svagt fält till ett starkare fält ser exakt ut som om det fanns någon form av "förflutna" som skulle påverka någon slags "framtid". Denna lag är arrangerad på ett sådant sätt att för ett tillräckligt stort universum med en låg energikoncentration (det vill säga långt ifrån singulariteten) verkar cellerna "smälta" med varandra och bilda den "kontinuerliga" rymdtid som vi känner till.
Författarna till artikeln hävdar att allt detta redan är tillräckligt för att lösa problemet med vad som händer med universum när man närmar sig singulariteten. Lösningarna av ekvationerna som erhållits av dem visade att under universums extrema "komprimering", rymmer "rum", kvantgeometri tillåter inte dess volym att reduceras till noll, oundvikligen uppstår ett stopp och expansionen börjar igen. Denna sekvens av tillstånd kan spåras både framåt och bakåt i "tid", vilket innebär att det i denna teori, före Big Bang, oundvikligen finns en "Big Bang" - kollaps av det "tidigare" universum. Dessutom förloras egenskaperna hos detta tidigare universum inte i processen för kollaps, utan överförs entydigt till vårt universum.
Kampanjvideo:
De beskrivna beräkningarna är dock baserade på några förenklade antaganden om det universella fältets egenskaper. Uppenbarligen kommer de allmänna slutsatserna att bevaras även utan sådana antaganden, men detta måste fortfarande verifieras. Det kommer att vara oerhört intressant att följa vidareutvecklingen av dessa idéer.
