As questões do título geralmente não são discutidas pelos físicos, uma vez que não existe uma teoria geralmente aceita capaz de respondê-las. No entanto, recentemente, no quadro da gravidade quântica em loop, ainda era possível rastrear a evolução de um modelo simplificado do Universo no tempo, até o momento do Big Bang, e até mesmo olhar para além dele. Ao longo do caminho, ficou claro como o tempo aparece neste modelo. As observações do Universo mostram que mesmo nas escalas maiores ele não é nada estacionário, mas evolui com o tempo.
Se, com base nas teorias modernas, essa evolução é rastreada no tempo, verifica-se que a parte atualmente observada do Universo era antes mais quente e mais compacta do que é agora, e começou com o Big Bang - um certo processo de emergência do Universo de uma singularidade: uma situação especial para a qual as leis modernas físicos não são aplicáveis.
Os físicos não estão felizes com esse estado de coisas: eles querem entender o processo do próprio Big Bang. É por isso que inúmeras tentativas estão sendo feitas para construir uma teoria que seria aplicável a esta situação. Como a gravidade foi a principal força nos primeiros momentos após o Big Bang, acredita-se que esse objetivo só possa ser alcançado no âmbito da teoria quântica da gravidade, que ainda não foi construída.
Houve um tempo em que os físicos esperavam que a gravidade quântica fosse descrita em termos da teoria das supercordas, mas a recente crise das teorias das supercordas abalou essa confiança. Em tal situação, mais atenção começou a atrair outras abordagens para a descrição dos fenômenos gravitacionais quânticos e, em particular, a gravidade quântica em loop.
É dentro da estrutura da gravidade quântica em loop que um resultado muito impressionante foi obtido recentemente. Acontece que a singularidade inicial desaparece devido aos efeitos quânticos. O Big Bang deixa de ser um ponto especial e é possível não apenas traçar seu curso, mas também olhar para o que existia antes do Big Bang.
A gravidade quântica em loop é fundamentalmente diferente das teorias físicas convencionais e até mesmo da teoria das supercordas. Os objetos da teoria das supercordas, por exemplo, são uma variedade de cordas e membranas multidimensionais, que, no entanto, voam em espaço e tempo pré-preparados. A questão de como exatamente este espaço-tempo multidimensional surgiu não pode ser resolvida em tal teoria.
Na teoria do laço da gravidade, os objetos principais são pequenas células quânticas do espaço, conectadas umas às outras de uma certa maneira. A lei de sua conexão e seu estado são regidos por algum campo que existe neles. A magnitude desse campo é para essas células uma espécie de "tempo interno": a transição de um campo fraco para um campo mais forte parece exatamente como se houvesse algum tipo de "passado" que influenciaria um certo "futuro". Essa lei está disposta de tal forma que para um universo suficientemente grande e com baixa concentração de energia (ou seja, longe da singularidade), as células parecem se “fundir” entre si, formando o espaço-tempo “contínuo” que nos é familiar.
Os autores do artigo argumentam que tudo isso já é suficiente para resolver o problema do que acontece com o universo ao se aproximar da singularidade. As soluções das equações por elas obtidas mostraram que sob a extrema "compressão" do universo, o espaço "se desintegra", a geometria quântica não permite que seu volume seja reduzido a zero, inevitavelmente ocorre uma parada e a expansão recomeça. Essa sequência de estados pode ser rastreada tanto para frente quanto para trás no "tempo", o que significa que, nessa teoria, antes do Big Bang, há inevitavelmente um "Big Bang" - o colapso do universo "anterior". Além disso, as propriedades deste universo anterior não são perdidas no processo de colapso, mas são transferidas de forma inequívoca para o nosso universo.
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Os cálculos descritos são baseados, no entanto, em algumas suposições simplificadoras sobre as propriedades do campo universal. Aparentemente, as conclusões gerais serão preservadas mesmo sem tais suposições, mas isso ainda precisa ser verificado. Será extremamente interessante acompanhar o desenvolvimento dessas ideias.
