ترکیب نسبیت عام با کوانتوم :
از آن جا که نسبیت کلی ،سازه ماده را در مقیاس ریز که تئوری کوانتوم بر آن حاکم است ،به شمار نمی آورد . همچنین تئوری کوانتوم ارتباط چندانی با بررسی سازه های مقیاس بزرگ کیهان پیدا نمی کند ، چرا که تئوری کوانتوم در توصیف طبیعت در مقیاس میکروسکوپی کاربرد دارد . ولی اگر در زمان به عقب باز گردیم ،کیهان به کوچکی اندازه پلانک بوده است ،یک میلیارد-تریلیون – تریلیونیوم یک سانتی متر . مقیاسی که در آن باید تئوری کوانتوم به حساب آورده شود .لذا نتیجه می گیریم اگر بخواهیم سر چشمه کیهان را بفهمیم ،ما باید آن چه را درباره نسبیت کلی می دانیم با تئوری کوانتوم ترکیب کنیم.
برای این که ببینیم این چگونه کار می کند ،ما نیاز داریم این اصل را بفهمیم که گرانش فضا و زمان را تاب می دهد.
تصور کنید کیهان رویه یک میز بیلیارد است .رویه میز ،یک فضا تخت است ،دست کم در دوبعد . اگر توپی را روی میز بغلتانید ،در یک مسیر سر راست حرکت می کند . اما اگر میز تابخورده شود یا در جای جای آن فرو رفتگی ایجاد شده باشد ،مسیر توپ خمیده خواهد شد.
در شکل زیر آسان می شود دید که میز بیلیارد چگونه تابخورده است ،زیرا به درون یک بعد سوم بیرونی خمیده می شود که می توانیم ببینیم . از آن جا که ما نمی توانیم برای دیدن تابخوردگی به بیرون فضا – زمان خود پا بگذاریم ،تجسم تابخوردگی فضا – زمان در کیهان خودمان دشوارتر است.
ولی خمیدگی را می توان آشکارسازی کرد ، حتی اگر نتوانید پا بیرون بگذارید و از چشم انداز یک فضا بزرگ تر به آن بنگرید .آن را می توان از درون خود فضا آشکارسازی کرد.
برای مثال ،مورچه میکرونی را تجسم کنید که محدود به رویه میز شده باشد . حتی بدون توان برونرفت از میز ،مورچه می تواند با پیمایش فاصله ها ،تابخوردگی را آشکارسازی کند . به عنوان نمونه ،مسافت روی محیط یک دایره در یک فضا تخت ،همیشه کمی بیشتر از سه برابر مسافت روی قطر آن است (ضریب راستین آن π است ) . ولی اگر مورچه دایره ای گرد چاه توی میز را که در نگاره صفحه قبل نشان داده شده میان بر بزند ،درخواهد یافت که مسافت پیموده شده بیشتر از حد انتظار است ،بزرگتر از یک سوم مسافت پیرامون آن.
به درستی ،اگر چاه بسنده ژرف باشد ،مورچه درخواهد یافت که مسافت پیرامون دایره ،کوتاه تر از مسافت میان بر آن است . همین در مورد تابخوردگی فضا ما نیز درست است – تابخوردگی مسافت میان نقطه ها در فضا را می کشد یا می فشرد و هندسه یا ریختار را چنان تغییر می دهد که از درون کیهان اندازه گیری پذیر است .تابخوردگی زمان ،فاصله های زمانی را همین گونه می کشد یا می فشرد.
ما می توانیم در مورد زمان و فضا جداگانه سخن بگوییم . اما به طور کلی ،زمان و فضا می توانند در هم تنیده شوند بنابراین فشردگی و کشیدگی آن ها هم قدری آمیخته می شوند . این آمیختگی در کیهان نخستینی اهمیت دارد و کلید فهمیدن آغاز زمان است.
زمان به نظر می رسد که مانند یک راه آهن مدل است . اگر آغازی داشته باشد ،پس باید کسی هم بوده باشد ( یعنی خدا ) که قطار را راه بیندازد .هر چند تئوری نسبیت کلی اینیشتن ،زمان و فضا را به صورت فضا – زمان یگانه کرد که شامل گونه ای آمیختگی فضا و زمان است . اما زمان هنوز از فضا متفاوت بود و بایستی که دارای یک آغاز و یک پایان باشد ، یا این که برای همیشه جاری باشد.
در کیهان نخستینی ،وقتی کیهان آنقدر کوچک بوده که هر دو نسبیت کلی و تئوری کوانتوم بر آن حاکم باشند ،عملا سه بعد فضا بوده و هیچ بعد زمان . بنابراین نتیجه می گیریم انگاره متداول ما درباره فضا و زمان ،در کیهان نخستینی کاربرد ندارد . ولی وقتی ما تاثیر تئوری کوانتوم را به تئوری نسبیت می افزاییم ،در شدید ترین شرایط تابخوردگی فوق العاده می تواند با چنان شدتی رخ دهد که زمان مانند بعد دیگری از فضا رفتار می کند .این در ک که که زمان می تواند مانند یک جهت دیگر فضا رفتار کند ،می توان این دشواری را کنار گذاشت که زمان یک آغاز داشته باشد.
