Spørgsmålene i titlen diskuteres normalt ikke af fysikere, da der ikke er nogen almindeligt accepteret teori, der er i stand til at besvare dem. For nylig var det stadig inden for rammerne af loop-kvantetyngdekraften stadig muligt at spore udviklingen af en forenklet model af universet tilbage i tiden helt frem til Big Bang-øjeblikket og endda se ud over det. Undervejs blev det klart, hvordan tiden vises i denne model. Observationer af universet viser, at selv på de største skalaer er det slet ikke stationært, men udvikler sig med tiden.
Hvis denne udvikling på baggrund af moderne teorier spores tilbage i tid, viser det sig, at den aktuelt observerede del af universet var tidligere varmere og mere kompakt end den er nu, og den begyndte med Big Bang - en bestemt proces med fremkomsten af universet fra en singularitet: en særlig situation, som moderne love fysikere er ikke relevante.
Fysikere er ikke tilfredse med denne situation: De ønsker at forstå selve Big Bang-processen. Derfor er der nu gjort mange forsøg på at konstruere en teori, der ville være anvendelig i denne situation. Da tyngdekraften var hovedkraften i de første øjeblikke efter Big Bang, antages det, at dette mål kun kan nås inden for rammerne af kvanteteorien om tyngdekraft, som endnu ikke er blevet bygget.
På et tidspunkt havde fysikerne håbet, at kvantetyngdekraften ville blive beskrevet i form af superstringsteori, men den nylige krise med superstringsteorier har rystet denne tillid. I en sådan situation begyndte mere opmærksomhed at tiltrække andre tilgange til beskrivelsen af kvantegravitationsfænomener, og især loopkvanttyngdekraft.
Det er inden for rammerne af loop kvantetyngdekraft, at der for nylig er opnået et meget imponerende resultat. Det viser sig, at den indledende singularitet forsvinder på grund af kvanteeffekter. Big Bang ophører med at være et specielt punkt, og det er ikke kun muligt at spore dens forløb, men også at undersøge, hvad der var før Big Bang.
Kvantegravitationsslynge adskiller sig grundlæggende fra konventionelle fysiske teorier og endda fra superstringsteori. Objekterne med superstringsteorien er for eksempel forskellige strenge og multidimensionelle membraner, som dog flyver i rum og tid forberedt på dem på forhånd. Spørgsmålet om, hvordan nøjagtigt denne multidimensionelle rumtid opstod, kan ikke løses i en sådan teori.
I loop-teorien om tyngdekraften er hovedobjekterne små kvanteceller i rummet, der er forbundet med hinanden på en bestemt måde. Loven om deres forbindelse og deres stat styres af et felt, der findes i dem. Størrelsen af dette felt er for disse celler en slags "intern tid": overgangen fra et svagt felt til et stærkere felt ser nøjagtigt ud som om der var en slags "fortid", der ville påvirke en slags "fremtid". Denne lov er arrangeret på en sådan måde, at cellerne for et tilstrækkeligt stort univers med en lav energikoncentration (det vil sige langt fra singulariteten) ser ud til at "smelte sammen" med hinanden og danne den "kontinuerlige" rumtid, som vi kender.
Forfatterne af artiklen hævder, at alt dette allerede er nok til at løse problemet med, hvad der sker med universet, når man nærmer sig singulariteten. Opløsningerne af ligningerne opnået af dem viste, at under den ekstreme "komprimering" af universet, rummet "smuldrer", kvantgeometri ikke tillader at reducere dens volumen til nul, uundgåeligt et sted forekommer og ekspansion begynder igen. Denne sekvens af tilstande kan spores både frem og tilbage i "tid", hvilket betyder, at der i denne teori, før Big Bang, uundgåeligt er et "Big Bang" - sammenbruddet af det "forrige" univers. Desuden går egenskaberne ved dette tidligere univers ikke tabt i processen med sammenbrud, men overføres utvetydigt til vores univers.
Salgsfremmende video:
De beskrevne beregninger er dog baseret på nogle forenkling af antagelser om det universelle felts egenskaber. Tilsyneladende vil de generelle konklusioner bevares, selv uden sådanne antagelser, men dette skal stadig verificeres. Det vil være ekstremt interessant at følge den videre udvikling af disse ideer.
