Vad är kvantkosmologi?

Kvantkosmologi är en gren av teoretisk fysik som försöker förstå universum på en kvantisk, snarare än klassisk skala. Även om det kan tyckas initialt absurt att beskriva något så grundläggande stort som universum genom en gren av fysik som vanligtvis fokuserar på den mikroskopiska världen, kan kvantkosmologi faktiskt hjälpa till att förklara de viktigaste frågorna som ligger i hjärtat av att förstå universum. Ett av de främsta syftena med kvantkosmologin är att förklara universums tillstånd vid tidpunkten för Big Bang, eftersom många egenskaper hos universum kan förklaras om systemets ursprung förstås.

För att förstå kvantkosmologi är det först avgörande att ha ett grundläggande grepp om kvantfysik. Medan klassisk fysik tar hänsyn till större objekt, såsom planeter, fasta föremål och allt som kan ses med blotta ögat, handlar kvantmekanik om området atom- och subatomära partiklar och vågor. I många fall uppträder objekt i kvantitetsskala enligt regler som verkar helt annorlunda än för makroskopiska objekt. Ändå tror vissa fysiker att beteendet hos större objekt motsvarar kvantmekanikens regler; alltså kan stora kroppar, som universum, förstås bättre om de kan beskrivas på kvantnivå.

Det viktigaste utredningsområdet inom kvantkosmologi är universums beteende och tillstånd precis efter Big Bang. Eftersom ursprungsrelaterade frågor inte kan besvaras genom observation, är det allmänna sättet att utveckla teorier genom att titta på universums nuvarande tillstånd och sedan extrapolera bakåt till Big Bang för att upptäcka hur processen startade. Helst kommer kunskap om universums ursprung som samlas in genom kvantkosmologi så småningom att möjliggöra för forskare att med en hög grad av sannolikhet förutse universumets framtid.

Vissa fysiker har omfamnat kvantkosmologi eftersom det tillåter en väg runt det enorma problemet som skapas genom att undersöka universums ursprung med allmän fysik. Enligt Stephen Hawking, bland annat, började universum troligen som en singularitet, kring vilken lagarna i allmän fysik är kända för att bryta ner. För att ha ett hopp om att noggrant förstå villkoren efter Big Bang kan kvantefysik vara att föredra eftersom det inte är känt för att bli föremål för en liknande uppdelning nära en singularitet.

Kvantkosmologi är en relativt ny gren av teoretisk fysik, som endast dateras till mitten av 1900-talet. Som ett sådant nytt fält innehåller det naturligtvis mycket fler frågor än svar om universums ursprung och beteende. Ändå har detta fascinerande fält lockat några av de ljusaste sinnena i fysiken och verkar beredda att tillåta betydande upptäckter under de kommande århundradena.