De vragen in de titel worden meestal niet door natuurkundigen besproken, aangezien er geen algemeen aanvaarde theorie is die ze kan beantwoorden. Onlangs was het echter, in het kader van luskwantumzwaartekracht, nog steeds mogelijk om de evolutie van een vereenvoudigd model van het heelal terug in de tijd te volgen, tot aan het moment van de oerknal, en zelfs verder te kijken. Gaandeweg werd duidelijk hoe tijd in dit model verschijnt. Waarnemingen van het heelal laten zien dat het zelfs op de grootste schaal helemaal niet stationair is, maar in de loop van de tijd evolueert.
Als deze evolutie op basis van moderne theorieën terug in de tijd wordt getraceerd, blijkt dat het momenteel waargenomen deel van het heelal eerder heter en compacter was dan het nu is, en het begon met de oerknal - een bepaald proces van het tevoorschijn komen van het heelal uit een singulariteit: een speciale situatie waarvoor moderne wetten natuurkundigen zijn niet van toepassing.
Natuurkundigen zijn niet blij met deze stand van zaken: ze willen het proces van de oerknal zelf begrijpen. Daarom worden er nu talloze pogingen ondernomen om een theorie te construeren die op deze situatie toepasbaar zou zijn. Aangezien zwaartekracht de belangrijkste kracht was in de eerste momenten na de oerknal, wordt aangenomen dat dit doel alleen kan worden bereikt binnen het kader van de nog niet gebouwde kwantumtheorie van de zwaartekracht.
Ooit hadden natuurkundigen gehoopt dat de kwantumzwaartekracht zou worden beschreven in termen van supersnaartheorie, maar de recente crisis van supersnaartheorieën heeft dat vertrouwen geschokt. In een dergelijke situatie begon meer aandacht te trekken naar andere benaderingen voor de beschrijving van kwantumzwaartekrachtverschijnselen, en in het bijzonder luskwantumzwaartekracht.
Het is in het kader van de kwantumzwaartekracht van de lus dat onlangs een zeer indrukwekkend resultaat is bereikt. Het blijkt dat de aanvankelijke singulariteit verdwijnt door kwantumeffecten. De oerknal is niet langer een speciaal punt en het is niet alleen mogelijk om zijn koers te volgen, maar ook om te kijken naar wat er vóór de oerknal was.
Luskwantumzwaartekracht verschilt fundamenteel van conventionele fysische theorieën en zelfs van supersnaartheorie. De objecten van de supersnaartheorie zijn bijvoorbeeld verschillende snaren en multidimensionale membranen, die echter van tevoren in ruimte en tijd vliegen. De vraag hoe precies deze multidimensionale ruimte-tijd is ontstaan, kan in zo'n theorie niet worden opgelost.
In de lustheorie van de zwaartekracht zijn de belangrijkste objecten kleine kwantumcellen in de ruimte, op een bepaalde manier met elkaar verbonden. De wet van hun connectie en hun staat worden beheerst door een veld dat in hen bestaat. De omvang van dit veld is voor deze cellen een soort "interne tijd": de overgang van een zwak veld naar een sterker veld ziet er precies uit alsof er een soort "verleden" is dat een soort "toekomst" zou beïnvloeden. Deze wet is zo gerangschikt dat voor een voldoende groot universum met een lage energieconcentratie (dat wil zeggen, verre van de singulariteit), de cellen met elkaar lijken te 'versmelten' en de 'continue' ruimte-tijd vormen die ons bekend is.
De auteurs van het artikel beweren dat dit alles al voldoende is om het probleem op te lossen van wat er met het universum gebeurt bij het naderen van de singulariteit. De oplossingen van de door hen verkregen vergelijkingen toonden aan dat onder de extreme “compressie” van het universum, de ruimte “afbrokkelt”, de kwantumgeometrie het niet toestaat om het volume tot nul terug te brengen, onvermijdelijk vindt er een stop plaats en begint de expansie opnieuw. Deze opeenvolging van toestanden kan zowel voorwaarts als achterwaarts worden getraceerd in "tijd", wat betekent dat er in deze theorie, vóór de oerknal, onvermijdelijk een "oerknal" is - de ineenstorting van het "vorige" universum. Bovendien gaan de eigenschappen van dit vorige universum niet verloren tijdens het instorten, maar worden ze ondubbelzinnig overgebracht naar ons universum.
Promotie video:
De beschreven berekeningen zijn echter gebaseerd op enkele vereenvoudigende aannames over de eigenschappen van het universele veld. Blijkbaar zullen de algemene conclusies ook zonder dergelijke aannames behouden blijven, maar dit moet nog worden geverifieerd. Het wordt buitengewoon interessant om de verdere ontwikkeling van deze ideeën te volgen.
