اگر جهان از قبل بی‌نهایت است، درون چه چیز منبسط می‌شود؟

دانشمندان نتوانسته‌اند منبع انرژی را که موجب انبساط شتاب‌دار جهان می‌شود، به‌طور مستقیم اندازه‌گیری کنند. از آنجا که آن‌ها نمی‌توانند این نوع انرژی را مستقیما مشاهده یا اندازه‌گیری کنند، به آن انرژی تاریک می‌گویند.

براساس مدل‌های پژوهشگران، انرژی تاریک باید فراوان‌ترین نوع انرژی در جهان باشد و حدود ۶۸ درصد کل انرژی جهان را تشکیل دهد. انرژی مربوط به ماده‌ی روزمره که زمین، خورشید و هرآنچه را که می‌توانیم ببینیم، فقط حدود ۵ درصد از کل انرژی را شامل می‌شود.

دانشمندان شواهدی از وجود چیزی فراتر از جهان شناخته‌شده‌ی ما در دست ندارند. بااین‌حال برخی پیشنهاد می‌کنند که ممکن است جهان‌های متعددی موجود باشد. مدلی که شامل چندین جهان می‌شود، می‌تواند برخی از مسائلی را که دانشمندان با مدل‌های کنونی جهان درگیر آن هستند، حل کند.

یکی از چالش‌های اساسی در فیزیک امروزی، ناتوانی پژوهشگران در ادغام مکانیک کوانتوم که رفتار فیزیک در مقیاس‌های بسیار کوچک را توضیح می‌دهد با گرانش یا نیروی حاکم بر مقیاس‌های بزرگ است.

قوانین مربوط به نحوه‌ی رفتار ماده در مقیاس کوچک به احتمال و مقادیر کوانتیده (ثابت) انرژی بستگی دارد. در این مقیاس (معمولاً در ابعاد بسیار کوچک، مانند مقیاس ذرات زیراتمی)، طبق قوانین مکانیک کوانتومی اشیا یا ذرات می‌توانند به‌طور ناگهانی ظاهر و سپس دوباره ناپدید شوند یا ماده می‌تواند مانند موج رفتار کند. دنیای کوانتومی بسیار متفاوت از چیزی است که ما در دنیای عادی می‌بینیم.

در مقیاس‌های بزرگ‌تر که فیزیکدانان آن را مکانیک کلاسیک می‌نامند، اشیاء همانطور که در زندگی روزمره می‌بینیم و انتظار داریم رفتار می‌کنند. در این مقیاس اجسام گسسته نیستند و می‌توانند مقادیر پیوسته‌ای داشته باشند. به عبارت دیگر آن‌ها به‌طور ناگهانی ظاهر یا به‌طور ناگهانی ناپدید نمی‌شوند.

در دنیای کوانتومی، انرژی فقط می‌تواند به‌طور گسسته و در مقادیر خاصی وجود داشته باشد؛ مثل کلید برق که فقط دو حالت روشن و خاموش دارد. اما در دنیایی که می‌بینیم و با آن تعامل داریم، انرژی می‌تواند به‌طور پیوسته تغییر کند (مانند کلید دیمر) و امکان تنظیم تمام سطوح انرژی را فراهم می‌کند.

وقتی پژوهشگران می‌خواهند گرانش را در سطح کوانتومی مطالعه کنند، با مشکلاتی مواجه می‌شوند. در مقیاس کوچک فیزیکدانان باید فرض کنند گرانش هم حالت کوانتیده دارد. اما پژوهش‌های آن‌ها از این ایده حمایت نمی‌کنند.

یکی از روش‌ها برای ترکیب نظریه‌های گرانش و دنیای کوانتومی، نظریه‌های چندجهانی است. این نظریه‌ها به بررسی جهانی فراتر از جهان فعلی ما می‌پردازند تا توضیح دهند چگونه گرانش و کوانتوم می‌توانند با هم هماهنگ عمل کنند. برخی از این نظریه‌ها شامل نظریه ریسمان، کیهان‌شناسی غشایی و نظریه کوانتوم حلقه‌ای هستند. اما صرف‌نظر از هر نظریه یا توضیحی، جهان همچنان به انبساط خود ادامه خواهد داد؛ به‌طوری‌که فاصله‌ی بین کهکشان راه شیری و اکثر کهکشان‌های دیگر با گذشت زمان بیشتر و بیشتر می‌شود.