De acordo com a teoria da relatividade de Einstein, a curvatura do espaço-tempo era infinita no big bang. Na verdade, neste ponto, todas as ferramentas matemáticas falham, e a teoria falha. Contudo, permaneceu a noção de que talvez o início do universo pudesse ser tratado de uma maneira mais simples, e que as infinidades do big bang podem ser evitadas. Esta tem sido de fato a esperança expressa desde a década de 1980 pelos conhecidos cosmologistas James Hartle e Stephen Hawking com sua "proposta sem fronteiras", e por Alexander Vilenkin com sua "proposta de tunelamento". Agora, cientistas do Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein / AEI) em Potsdam e do Instituto Perímetro no Canadá conseguiram usar métodos matemáticos melhores para mostrar que essas ideias não funcionam. A grande explosão, em sua complicada glória, retém todo o seu mistério.

Um dos principais objetivos da cosmologia é entender o início do nosso universo. Dados da missão do satélite Planck mostram que 13,8 bilhões de anos atrás, o universo consistia em uma sopa quente e densa de partículas. Desde então, o universo vem se expandindo. Este é o princípio principal da teoria do hot big bang, mas a teoria falha em descrever os primeiros estágios em si, como as condições eram muito extremas. De fato, conforme nos aproximamos do big bang, a densidade de energia e a curvatura crescem até chegarmos ao ponto em que se tornam infinitas.

Como uma alternativa, as propostas de "sem limites" e "tunelamento" pressupõem que o minúsculo universo primordial surgiu por tunelamento quântico do nada, e posteriormente cresceu no grande universo que vemos. A curvatura do espaço-tempo teria sido grande, mas finito neste estágio inicial, e a geometria teria sido suave - sem limite (ver Fig. 1, painel esquerdo). Essa configuração inicial substituiria o big bang padrão. Contudo, por muito tempo, as verdadeiras consequências dessa hipótese permaneceram obscuras. Agora, com a ajuda de melhores métodos matemáticos, Jean-Luc Lehners, líder do grupo na AEI, e seus colegas Job Feldbrugge e Neil Turok do Perimeter Institute, conseguiu definir as teorias de 35 anos de forma precisa pela primeira vez, e calcular suas implicações. O resultado dessas investigações é que essas alternativas ao big bang não são alternativas verdadeiras. Como resultado da relação de incerteza de Heisenberg, esses modelos não implicam apenas que universos lisos podem criar um túnel do nada, mas também universos irregulares. Na verdade, quanto mais irregulares e amarrotados eles são, o mais provável (ver Fig. 1, painel direito). "Portanto, a" proposta sem fronteiras "não implica um grande universo como aquele em que vivemos, mas sim universos curvos minúsculos que entrariam em colapso imediatamente ", disse Jean-Luc Lehners, que lidera o grupo de "cosmologia teórica" ​​da AEI.

Portanto, não se pode contornar o big bang tão facilmente. Lehners e seus colegas estão agora tentando descobrir qual mecanismo poderia ter mantido essas grandes flutuações quânticas sob controle nas circunstâncias mais extremas, permitindo que nosso grande universo se desenvolva.