美国宾夕法尼亚州立大学引力物理与几何研究所主任阿贝·阿西提卡和他的研究团队提出了一种被称为“圈量子引力论”(LQG)的理论,并通过量子场论尝试解释引力论的量子化过程,将广义相对论引入到了场论的道路上。阿西提卡发现,LQG理论可以解释今天的宇宙是由前一个宇宙的崩溃而催生,大爆炸在回圈量子引力论理论中是一种大反弹,并不是被看成一个奇点,这个过程是连续的。
这就好比恒星的坍缩。恒星都处于平衡态,向外喷发的辐射抵抗了向内收缩的引力作用。而当恒星燃烧殆尽之后,辐射减少,就没有力量能够抵抗引力的收缩了。宇宙的演化与之类似,LQG理论假定时空几何本身具有离散的原子结构,宇宙在大爆炸之前坍缩到的一个“点”时,几何本身的量子性质使之存在另外一种排斥力使宇宙从这个点爆炸出来。宇宙就是这样经历无穷无尽的扩展与收缩,无始无终。
在循环宇宙理论中,与圈量子引力论形成有力竞争的理论框架来自于弦论和M 理论。据陈学雷介绍,它的提出者正是保罗·斯泰恩哈特与尼尔·图洛克。
图洛克在一次关于循环宇宙的专访中提到,弦论中描述的每个粒子实际上是一小串的弦,M 理论中无数平行的膜,其实就是更高纬度的弦。有一种假设,我们所生活的三维空间可能就是这些膜的其中之一,在这之外还存在另外一个无限大的平行宇宙。如果我们与另一平行膜产生碰撞时会发生什么?
他认为,人们一般只考虑膜的静态设定,却没有考虑到这种膜能够移动的可能性。想象一下,如果这两张膜彼此相互吸引,若要将它们分开,就必须向这个系统施加能量,那就是今日宇宙中存在的暗能量的一部分。根据该模型,暗能量实际上是不稳定的,它不会永远保持不变,它会随着膜与膜之间的距离扩大而提高。到了一定程度,这两张膜开始走向对方,然后碰撞,也就是大爆炸的起源。在这个理论框架下,同样可以得到一个可以无限次循环、永恒存在的宇宙。
而当膜与膜相撞的时候,这些褶曲就变成了如今所观测到的密度不均匀,这些密度的不均匀就导致了星系的形成,这与大爆炸理论中暴涨模型对宇宙物质呈不均匀分布的诠释如出一辙。陈学雷说,在此之前,还没有其他理论能对此作出解释。