จักรวาลวิทยาควอนตัมคืออะไร?

ควอนตัมจักรวาลวิทยาเป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่พยายามเข้าใจจักรวาลในควอนตัมแทนที่จะเป็นสเกลดั้งเดิม แม้ว่ามันอาจดูไร้เหตุผลในตอนแรกที่จะอธิบายบางสิ่งบางอย่างที่มีขนาดใหญ่เป็นพื้นฐานของจักรวาลผ่านสาขาของฟิสิกส์ที่โดยทั่วไปมุ่งเน้นไปที่โลกของกล้องจุลทรรศน์จักรวาลวิทยาควอนตัมจริงอาจช่วยอธิบายคำถามสำคัญที่อยู่ในหัวใจของการทำความเข้าใจจักรวาล หนึ่งในเป้าหมายหลักของจักรวาลวิทยาควอนตัมคือการอธิบายสถานะของเอกภพในช่วงเวลาของบิกแบงเนื่องจากคุณสมบัติหลายอย่างของเอกภพอาจอธิบายได้หากเข้าใจถึงต้นกำเนิดของระบบ

เพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับจักรวาลวิทยาควอนตัมมันเป็นสิ่งสำคัญอันดับแรกที่จะต้องเข้าใจพื้นฐานของฟิสิกส์ควอนตัม ในขณะที่ฟิสิกส์คลาสสิกพิจารณาขอบเขตของวัตถุขนาดใหญ่เช่นดาวเคราะห์วัตถุทึบและสิ่งใดก็ตามที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่ากลศาสตร์ควอนตัมเกี่ยวข้องกับขอบเขตของอนุภาคและคลื่นอะตอม ในหลาย ๆ กรณีวัตถุในระดับควอนตัมประพฤติตามกฎที่ดูเหมือนจะแตกต่างจากวัตถุขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตามนักฟิสิกส์บางคนเชื่อว่าพฤติกรรมของวัตถุขนาดใหญ่สอดคล้องกับกฎของกลศาสตร์ควอนตัม ดังนั้นวัตถุขนาดใหญ่เช่นจักรวาลอาจเข้าใจได้ดีขึ้นหากสามารถอธิบายได้ในระดับควอนตัม

พื้นที่สำคัญของการตรวจสอบในจักรวาลวิทยาควอนตัมคือพฤติกรรมและสถานะของจักรวาลตามบิ๊กแบง เนื่องจากคำถามที่เกี่ยวข้องกับแหล่งกำเนิดไม่สามารถตอบได้ด้วยการสังเกตวิธีการทั่วไปในการพัฒนาทฤษฎีก็คือการดูสถานะปัจจุบันของจักรวาลจากนั้นจึงคาดการณ์ย้อนหลังไปที่บิ๊กแบงเพื่อค้นพบว่ากระบวนการเริ่มต้นอย่างไร ตามหลักการแล้วความรู้เกี่ยวกับต้นกำเนิดของเอกภพที่รวบรวมผ่านจักรวาลวิทยาควอนตัมในที่สุดจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์อนาคตของเอกภพในระดับสูง

นักฟิสิกส์บางคนได้ยอมรับจักรวาลวิทยาควอนตัมเพราะมันช่วยให้เส้นทางรอบปัญหาใหญ่ที่สร้างขึ้นโดยการตรวจสอบต้นกำเนิดของจักรวาลกับฟิสิกส์ทั่วไป อ้างอิงจากสสตีเฟนฮอว์คิงกลุ่มคนอื่น ๆ เอกภพน่าจะเริ่มเป็นเอกเทศซึ่งเป็นที่รู้กันว่ากฎของฟิสิกส์ทั่วไปจะพังทลายลง เพื่อให้มีความหวังในการทำความเข้าใจเงื่อนไขที่ตามหลังบิ๊กแบงอย่างแม่นยำฟิสิกส์ควอนตัมอาจจะดีกว่าเพราะไม่ทราบว่ามีการสลายที่คล้ายกันใกล้กับภาวะเอกฐาน

ควอนตัมจักรวาลวิทยาเป็นสาขาวิชาฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่ค่อนข้างใหม่โดยเริ่มตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 20 เท่านั้น ในฐานะที่เป็นสนามใหม่มันรวมคำถามมากกว่าคำตอบเกี่ยวกับต้นกำเนิดและพฤติกรรมของจักรวาล อย่างไรก็ตามสาขาที่น่าสนใจนี้ได้ดึงดูดใจที่ฉลาดที่สุดในวิชาฟิสิกส์และดูเหมือนว่าพร้อมที่จะค้นพบครั้งสำคัญในอีกไม่กี่ศตวรรษข้างหน้า