Три из четырёх сил были успешно описаны в рамках единой теории, но проблема описания гравитации до сих пор не решена. Если не учитывать квантовые гравитационные эффекты, то получается, что Вселенная началась с сингулярности с бесконечной плотностью; учёт этих эффектов позволяет прийти к другим выводам.
Среди наиболее проработанных и перспективных кандидатов на объединяющую теорию теория струн и петлевой квантовой гравитации. Кроме того, ведётся активная работа по некоммутативной геометрии и другим областям, позволяющим описать процессы зарождения Вселенной.
Экспериментальные исследования
Экспериментальные данные, позволяющие обосновать предположения о Планковской эпохе, до недавнего времени практически отсутствовали, но последние результаты, полученные зондом WMAP, позволили учёным проверить гипотезы о первой 1012 доли секунды существования Вселенной (хотя реликтовое излучение, которое регистрировал WMAP, возникло, когда Вселенной было уже несколько сотен тысяч лет). Несмотря на то, что этот временной интервал по прежнему на много порядков больше, чем Планковское время, в настоящее время продолжаются эксперименты (включая проект «Планк»), имеющие многообещающие результаты, которые позволят отодвинуть границу «изученного» времени ближе к моменту возникновения Вселенной и возможно дадут сведения о Планковской эпохе.
Кроме того, некоторое понимание процессов в ранней вселенной дают данные с ускорителей частиц. Например, эксперименты в релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC) позволили определить, что кварк-глюонная плазма (одно из ранних состояний материи) ведёт себя скорее как жидкость, чем как газ. На Большом адронном коллайдере возможно исследовать ещё более ранние состояния материи, однако в настоящее время нет ни существующих, ни планируемых ускорителей, которые позволят получить энергии порядка Планковской энергии (около 1,22×1019 ГэВ)».
Учёные совершенно напрасно стараются слить Общую теорию относительности и квантовую теорию гравитации. Нет, слить то теоретически можно всё, что угодно. Но в действительности гравитация не чисто квантовое явление. Кто читал первый выпуск настоящей серии, «Гравитация, новая парадигма» [2], тот уже знает, что гравитация это когда каждый протон, каждый нейтрон и каждое ядро атома (отдельная элементарная частица) взаимодействует на притяжение с большими массами ядер звёзд, планет и спутников, представленные сильно уплотнённым массивным и большим куском отрицательной (тёмной) материи. Таким образом, феноменологически гравитация является смесью классики и квантовой механики. Поэтому, чтобы создать чисто квантовую модель её, ортодоксам надо очень сильно постараться и хорошенько пофантазировать. Вызывает большие сомнения также, что три из четырёх сил были корректно описаны в рамках одной теории.
Продолжим цитировать Википедию. «Расширение Вселенной это крупномасштабный процесс, ход которого, по сути, определяет ход её эволюции: из-за расширения средняя температура падает, определяя как долго и с какой скоростью будет идти первичный нуклеосинтез, на фоне расширения происходит и развитие флуктуаций, которые затем должны стать галактиками и так далее. Экспериментально расширение Вселенной проявляется в виде красного смещения спектральных линий удалённых галактик в соответствии с законом Хаббла, а также в виде удлинения времени видимого протекания различных процессов в них (длительность вспышек сверхновых и других).
Вселенная расширяется из начального сверхплотного и сверх горячего состояния так называемый Большой взрыв. Является ли исходное состояние сингулярным (как предсказывает классическая теория гравитации общая теория относительности или ОТО) или нет активно дебатируемый вопрос, надежды на его разрешение связывают с разработкой квантовой теории гравитации.
Модель Фридмана
В рамках ОТО вся динамика Вселенной в первом приближении может быть сведена к простым дифференциальным уравнениям для масштабного фактора a(t) величины, отражающей изменение расстояний в однородно расширяющихся или сжимающихся пространствах:
где k кривизна пространства (принимает значения 1, 0, 1), Λ космологическая постоянная, ρ средняя плотность Вселенной, P среднее давление, с скорость света, а точка над буквой обозначает взятие производной по времени, например, a=da/dt.