اگر جهان آغازي داشته است، نحوه آغاز آن چگونه بود است؟ اگر پاياني وجود دارد، چگونه پايان خواهد يافت؟

اين پرسش‌ها را فيلسوفان و متفكران ديگر به مدت هزار سال مطرح كرده‌اند. اما تا قرن بيستم حوزه‌ي تحقيقات علمي درخوري وجود نداشت كه به ارائه‌ي نظرياتي در مورد تاريخ كيهان بپردازد. افرادي كه در اين حوزه كار مي‌كنند، كيهان‌شناس ناميده مي‌شوند و حوزه‌ي كار آنها كيهان‌شناسي است. ابزار آن‌ها نسبيت عام، نظريه‌ي كوانتوم و داده‌هاي تجربي منجمان است.
يكي از اولين و شناخته‌شده‌ترين كيهان‌شناسان عصر ما، فرد هويل است كه جانشين ادينگتون در كمبريج شد. هويل در اواخر دهه‌ي 1940 به همراه هرمان بوندي و توماس گلد، دو اتريشي كه در انگلستان زندگي مي‌كردند، از مدل‌ جهان «ايستاي (Steady State)» بدون آغاز و پايان دفاع كرد. در نسخه‌ي هويل، يك «ميدان آفريننده» دائمي به‌طور خودبه‌خودي ماده توليد مي‌كند كه عمدتاً از هيدروژن تشكيل شده است و از اين طريق، انبساط جهان، موازنه شده و چگالي آن ثابت مي‌ماند.
اما فرايند خلق مداوم، شرايط خاصي را بر نظريه تحميل مي‌كند كه نظريه‌پردازان حالت ايستا از عهده‌ي توضيح آن برنمي‌آمدند.
كيهان‌شناسي حالت ايستا اكنون جاي خود را به رقيب اصلي‌اش نظريه‌ي‌ بيگ‌بنگ داده است.
از نظر نظريه‌پردازان مهبانگ،‌ جهان از يك حالت اوليه فوق‌العاده كوچك و چگال آغاز شده است. جهان با يك انفجار، منبسط شده و سرنوشت آن با رويدادهاي فيزيكي همراه با انبساط مرتبط است.
اصطلاح مهبانگ، در ابتدا، به نحوي تمسخرآميز، از سوي هويل در حمله به مخالفانش به كار رفت.
الكساندر فريدمن، نظريه‌پرداز جوان و درخشان روسي، برخي از مباني نظريه‌ي مهبانگ را در 1972 قبل از كار هويل ارائه داده بود. فريدمن مدل‌هاي ديناميكي جهان را با به‌كارگيري معادله‌هاي ميدان گرانشي اينشتين در جهاني كه فرض مي‌شد به‌طور ميانگين يكنواخت است، توسعه داده بود. يكي از اين مدل‌ها، «آفرينش جهان» به بيان فريدمن در يك نقطه اتفاق افتاده و فرايند انبساط بعدي، ‌آن‌را به اندازه‌ و سن كنوني‌اش رسانده‌ بود.
مدل‌هاي فريدمن، رياضي‌وار بود و سناريوي انبساط، تنها يكي از چند مدل را تشكيل مي‌داد. جرج لمايتر، فيزيك‌دان، منجم و كشيش بلژيكي بدون ابهام به مدل انبساط روي آورد. او نظريه‌ي «آتش‌بازي» خود را در دهه‌ي 1930 پيشنهاد كرد. او نوشت:
«در آغاز، همه‌ي جرم جهان به شكل اتمي‌ واحد وجود داشت. شعاع جهان، گرچه دقيقاً صفر نبود اما بسيار كوچك بود. كل جهان از طريق تجزيه‌ي اتم اوليه به ستاره‌هاي اتمي، به وجود آمده است و ستاره‌ها به ماده عادي و تابش كيهاني تبديل شده‌اند. آنچه امروز مي‌بينيم، خاكستر و دود آتش‌بازي‌هاي درخشان اما بسيار سريع‌اند».
كيهان‌شناس ديگري كه گام بعدي را هم‌زمان با بسط نظريه‌ي حالت ايستاي هويل برداشت، جرج گاموف، مهاجر روسي (و مدت كوتاهي دانشجوي فريدمن) بود كه سرانجام پس از توقف‌هايي كه در گوتينگن، كپنهاك و كمبريج، به ايالات متحده رفت. يكي از تخصص‌هاي گاموف در بين موارد ديگر، فيزيك هسته‌اي بود و او كيهان‌شناسي خود را با افزودن فرايندهاي هسته‌اي به مدل‌هاي از پيش توسعه‌يافته فريدمن و لمايتر بنا كرد. او معتقد بود كه مهبانگ،‌ در حالتي نخستين كه او آن‌را «Yelm» مي‌ناميد، شامل نوترون‌ها، پروتون‌ها، الكترون‌ها و دريايي از تابش انرژي بالا آغاز شده است. گاموف و همكارش رالف آلفر در گزارشي مشهور در فيزيكال ريويو استدلال كردند كه هم‌زمان با انبساط جهان، اين محتويات هسته‌اي، اتم‌هاي ماده عادي را ساخته‌اند. البته گاموف نتوانست از افزودن نام هانس بته كه صرفاً ناظري بيروني در پيشرفت كار بود به مقاله فيزيكال ريويو خودداري كند. بنابراين نام نويسندگان، آلفر، بته و گاموف بود. گاموف به نحوي ناموفق تلاش كرد تا يكي ديگر از همكارانش به نام رابرت هرمان را به تغيير نامش به دِلتر ترغيب كند، صرفاً به اين خاطر كه نام نويسندگان تداعي حروف اول الفباي يوناني يعني آلفا، بتا، گاما و دلتا شود.
در مراحل اوليه وقوع رويدادها در مدل گاموف، برهمكنش ماده موجود در جهان با تابش متوقف‌شده و تابش به صورت ميدان تابش در زمينه‌ي كيهاني، باقي ماند. گاموف پيش‌بيني كرد درجه در مقياس مطلق (منهاي 268 در مقياس سلسيوس) است. در حدود 14 سال پس از پيش‌بيني گاموف،‌ آرنو پنزياس و رابرت ويلسون كه در آزمايشگاه‌هاي بِل واقع در هُلمدِلِ نيوجرسي كار مي‌كردند، تابش زمينه‌ي كيهاني را مشاهده كردند. آنها دماي معادل را 3/5 درجه اندازه گرفتند كه به تخمين گاموف بسيار نزديك بود. دانشمندان بِل جهت معرفي اهميت كيهاني مشاهداتشان تلاشي صورت ندادند. اين كار را گروهي در پرينستون شامل رابرت ديكي و جيمز پيبلز انجام دادند كه در حال آماده‌سازي مقدمات انجام مشاهدات از طرف خود بودند. تابش زمينه‌ي كيهاني توسط دستگاه‌هاي متصل به ماهواره‌ها مشاهده شده است. مشخصه‌هاي جسم سياه با دقت بسيار تأييد شده و دماي معادل 2/735 درجه‌ي كلوين اندازه‌گيري شده است.
هلگه كراگ، وقايع‌نگار كيهان‌شناسي مدرن مي‌نويسد:
«اواسط دهه‌ي 1960 نقطه‌ي عطفي در كيهان‌شناسي است. نه تنها به دليل نتايج مشاهدات جديد بلكه به علت ابداعات نظري در نظريه‌ي نسبيت عام».
پيشرفت‌هاي نظري حول مسئله‌ي تكينگي متمركز شد. راجر پنروز در 1965 با استفاده از روش‌هاي رياضي جديد اثبات كرد كه مطابق با اصول نسبيت عام، فروپاشي گرانشي يك ستاره‌ي پرجرم، ناگزير در نقطه‌ي فضازماني تكينه‌ي سياه‌چاله پايان مي‌يابد. كارهاي پنروز، هاوكينگ و ديگران در طول پنج سال آينده منجر به قضيه‌ي كيهان‌شناسي بزرگي شد كه بر مبناي آن، جهان‌ِ تحت كنترل نسبيت عام از جايي كه سياه‌چاله در آن پايان مي‌يابد،‌ آغاز مي‌شود، يعني تكينگي فضازمان.
اين نتيجه، كيهان‌شناسان را با مسئله‌ي دشوار ديگري مواجه ساخت. طبق نظريه‌ي سياه‌چاله، تكينگي عريان را نمي‌توان تحمل كرد. بنابراين داستاني كه نسبيت عام درباره‌ي جهان مي‌گويد، ناقص است. نسبيت عام، ملاحظات قابل قبولي از رويدادهاي آغازين كه علي‌الظاهر به دور تكينگي پيچيده‌اند، ارائه نمي‌دهد. نظريه‌‌پردازان بايد به طريقي تصوير خود از دنياي كوچك‌مقياسي را كه جهان در آن متولد شده، اصلاح كنند. مقياس آن دنيا بسيار كوچك است حتي بسيار كوچك‌تر از اتم و بنابراين روش‌هايي مورد نياز است كه نظريه‌ي كوانتوم را با نظريه‌ي گرانشي نسبيت عام تركيب كند. به‌طور خلاصه آنچه مورد نياز است، نظريه‌ي وحدت‌يافته‌ي «گرانش كوانتومي» است. فيزيك‌دانان به مدت چنددهه تا كنون بدون موفقيت كامل در تلاش جهت ساختن نظريه‌ي وحدت‌يافته بوده‌اند.
هاوكينگ يكي از پيشگامان تحقيقات وحدت گرانش كوانتومي بوده و هنوز هم هست. او از كاربرد نسخه مكانيك كوانتومي ريچارد فاينمن مبتني بر جمع‌زدن همه‌ي مسيرهاي ممكن رويداد كه هر كدام فاز متفاوت دارند (انتگرال مسير فاينمن) براي دستيابي به مسير واقعي رويداد دفاع مي‌كند. او همچنين به لحاظ فني موجودي به نام «موهومي» را فرض مي‌گيرد. پاداش، هنوز گريزان است اما هاوكينگ كه خود را يك «خوش‌بين مادرزاد» توصيف مي‌كند، باور دارد كه ما نظريه‌ي واحد موفق را خواهيم ديد.
شايد در پايان قرن بيست و يكم و شايد هم بسيار زودتر.