توصیف کیهان به عنوان یک سیستم فیزیکی، نیازمند توضیح علمی علت انفجار بزرگ و شرایط حاکم در آن زمان است. به نظر می‌رسد که علم کیهانشناسی کوانتومی، که کیهان را به عنوان یک سیستم کوانتومی در نظر می‌گیرد، قادر به انجام این کار است.
طبق قوانین فیزیک کلاسیک، مسیر توپ فوتبالی که مورد اصابت ضربه قرار می‌گیرد، کاملا مشخص است و پیش بینی مکان و سرعت دقیق توپ در هر لحظه ممکن است.
اما در دنیای ریز مقیاس اتم‌ها و ذرات زیر اتمی و بنیادی، چنین توصیفی ممکن نیست و بر طبق اصل عدم قطعیت، مستقل از خطا‌های ممکن انسانی و یا آزمایشگاهی، نمی‌توان “به طور همزمان” و کاملا دقیق، مکان و سرعت یک ذره را تعیین کرد.
مثلا اگر در لحظه‌ای مکان الکترونی را با دقت تعیین کنیم، قطعا نمی‌توان سرعت آن را در همان زمان با دقت کامل تعیین کرد و بنابراین، چون در نتیجه این عدم تعیین نمی‌توانیم مکان لحظه بعدی الکترون را نیز مشخص کنیم، لذا مفهوم مسیر به معنای کلاسیکی آن، اعتبار وجودی خود را از دست می‌دهد.
در همین زمینه
جیمز وب یک گام بلند دیگر به سمت مهبانگ نزدیک شده است
از کیهان شناسی کلاسیک تا کیهان شناسی کوانتومی
در عین حال، کوانتوم مکانیک به جای مفهوم کلاسیکی مسیر، موجودیت دیگری را با نام “حالت کوانتومی” در اختیارمان می‌گذارد. پذیرش مفهوم حالت کوانتومی نتایج جالب و البته بهت آوری در اختیارمان می‌گذارد.
الکترون به جای آنکه مسیر مشخصی را دنبال کند، حالات کوانتومی مختلفی را اختیار می‌کند و بنابراین وقتی یک ذره در حالت کوانتومی خاصی قرار می‌گیرد، برخلاف تخصیص مکان یا سرعتی مشخص به آن در حالت کلاسیکی، تنها می‌توان از “احتمال” بودن آن ذره در یک مکان مشخص و یا “احتمال” داشتن سرعتی خاص برای آن صحبت کرد.
به طور خلاصه در نگاه کوانتوم مکانیکی به جهان، به جای داشتن توصیفی تعیین پذیر از آن، توصیفی احتمالاتی از آن خواهیم داشت که خصوصیتی غیر کلاسیکی بوده و مشخصه‌ای کوانتومیست.
انفجار بزرگ در تعاریف استاندارد به لحظه‌ای از پیدایش کیهان اطلاق می‌شود که اندازه عالم را صفر، و چگالی ماده و دما را بی نهایت در نظر می‌گیریم. در واقع در این فرض‌ها مشکلی نهفته است که عمدتا به آن توجه نمی‌شود.
آنچه که برای درک عالمی بینهایت کوچک که اندازه اولیه آن از ابعاد یک اتم هم کوچکتر فرض می‌شود در اختیار داریم، گرانش اینشتینی مبتنی بر نسبیت عام است که بصورتی ناقص به ابعادی در حوزه بلامنازع کوانتومی پیوند زده می‌شود و این عمل بدون درک آنکه چگونه مفاهیم کوانتومی به توصیف “لحظات نزدیک مهبانگ” می‌پردازد صورت می‌گیرد.
در واقع جنبه اساسی آنچه که کیهانشناسی کلاسیک نامیده می‌شود، انبساط عالم پس از خلقت آن اتم اولیه است.
در حال حاضر، اساس علم کیهانشناسی را نظریه نسبیت عام اینشتین تشکیل می‌دهد که یک نظریه کلاسیک است. اما این نظریه تنها توسعه و تحولات کیهان را پس از انفجار بزرگ توضیح می‌دهد و هیچ اظهار نظری درباره حالت قبل از انفجار، علت انفجار و مراحل اولیه پس از آن ندارد. بدون شک، این وضع و همچنین بی‌اطلاع بودن ما درباره بخش‌های بزرگی از کیهان مانند ماده تاریک و انرژی تاریک (که بالای ۹۵ درصد کیهان را تشکیل می‌دهد
چنین بنظر می رسد که علت میزان بالا از کاستی‌ها در علم کیهانشناسی در وعله‌ی اول به نبود نظریه‌ای واحد از نیروهای پایه‌ای برمی‌گردد. یعنی، به بی‌اطلاعی ما از نیروی اولیه‌ای که نیروهای اساسی فیزیک (گرانش، الکترومغناطیس، ضعیف و قوی) از آن مشتق شده‌اند.
انفجار بزرگ در انتظار توضیحی نوین!
بنابر این دور از ذهن نیست که علم کیهانشناسی کلاسیک توان توضیح مسائلی مانند علت انفجار بزرگ را نداشته باشد. چرا که از چهار نیروی پایه‌ای دو نیرو، یعنی نیروی ضعیف و نیروی قوی، در قلمرو نظریه نسبیت عام نیستند. لذا طبیعی است که این نظریه نتواند مسئله‌ی انفجار بزرگ و فرایند‌های اولیه‌ی پس از آن را حل نماید و پاسخ‌های بی‌معنا، مانند فشار بینهایت، چگالی بینهایت و دمای بینهایت برای این مقطع ارائه دهد. در حالی‌که ما می‌دانیم در علم فیزیک کمیت‌های بینهایت محلی از اِعراب ندارند.
شناخت و توصیف کیهان بهعنوان یک سیستم فیزیکی نیازمند توضیح علمی علت انفجار بزرگ مرتبط با داده‌ها و شرایط حاکم در آن مقطع است.چنین بنظر می رسد که علمی که توان این کار را دارد، نظریه علم کیهانشناسی کوانتومی است. در این نظریه کیهان بهعنوان یک سیستم کوانتومی تصور می‌شود.
برای دستیابی به چنین نظریه‌ای لازم است که نیروی گرانش نیز مانند سه نیروی دیگر بهعنوان گرانش کوانتومی کوانتیزه شود تا که شاید با وحدت این نیروها بشود به نیروی اولیه و با آن به منشاء کیهان دست یافت. آرزوئی که تاکنون عملی نشده است. با این وجود فیزیکدان‌ها در تلاشند و امیدوارند به این بزرگترین مسئله‌ی علم فیزیک مسلط شوند. مسئله‌ای که پس از گذشت یک قرن همچنان بی‌پاسخ مانده است.
