Исследователи в области физики, математики и космологии находят некоторые противоречия в теории Большого взрыва, в связи с чем считают, что она нуждается в некоторых изменениях и дополнениях.
Инфляционная теория Вселенной, которая возникла по причине необходимости внесения дополнений в теорию Большого взрыва, представляет собой космологическую теорию, в которой даётся обоснование расширения Вселенной на раннем этапе Большого взрыва. В отличие от стандартной теории Большого взрыва, данная теория содержит в себе предположение об ускоренном периоде развития Вселенной на раннем этапе при температуре выше 1028 К.
Разработана данная космологическая модель относительно недавно. Учёные понимали, что расширению Вселенной должно предшествовать её начало. В связи с этим исследователи решили, используя законы физики и математики, теоретически найти объяснение возникновению Вселенной и выяснить, что явилось причиной её расширения. В 1981 г Алан Гут, исследователь технологического института Массачусетса, выявил, что фазовый переход из одного состояния в другое первоначального вещества Вселенной случился через 10–35 с момента зарождения Вселенной. Это короткое время получило название «экстренным расширением Вселенной», или «первоначальной кристаллизацией Вселенной». В некотором роде указанное явление аналогично процессу замерзания воды и превращения её в лёд (как известно, вода расширяется при замерзании). Алан Гут отмечал, что на первом этапе становления нашей Вселенной возникло её скачкообразное расширение по причине охлаждения определённого участка. Это позволило Вселенной расшириться примерно в 50 раз за доли секунды. Разработанная А. Гутом теория получила название «Инфляционной теории Вселенной» (от англ «inflatе» - «накачивать, расширять»). Теория инфляции объясняла, почему Вселенная имеет энергию и массу, способную замедлить хаббловское расширение, а также то, что во всех места Вселенной температура почти одинакова.
Теория инфляции вызвала значительный интерес среди исследователей в области естествознания. Однако некоторые учёные подвергали критике данную концепцию. Одним из главных критиков явился Роджер Пенроуз. Он обнаружил существенные недостатки в Инфляционной модели. Также объяснение пространственной кривизны вызвало серьёзные сомнения среди исследователей.
В качестве альтернатив теории инфляции были предложены такие экзотические теории, как:
Основными гипотезами данных теорий являются предположения о том, что все необходимые начальные элементы возникали до Большого взрыва.
Согласно теории струн, обычное четырёхмерное пространство-время следует дополнить ещё некоторыми измерениями, значение которых было весьма велико на первых этапах возникновения Вселенной, однако на современном этапе её развития утратили своё значение и находятся в компактифицированном состоянии.
Компактифицированность связана с тем, что суперструны обладают T-дуальностью, так что струны «наматываются» на дополнительные измерения, значительно ограничивая их размер.
Теорию бран также называют М-теорией. Согласно её положениям, начало истории Вселенной было положено с холодного статичного пятимерного пространства - времени. Четыре пространственных измерения были ограничены трёхмерными стенами (три-бранами); одна из этих стен и является пространством, в котором находится всё сущее, при этом вторая брана является скрытой от восприятия. Существует ещё одна три-брана, которая затеряна между двумя граничными бранами в четырёхмерном пространстве.
В соответствии с теорией бран, при столкновении этой браны с нашей высвобождается большое количество энергии и соответственно образуются условия для появления Большого взрыва.
Согласно циклической теории, Большой взрыв не являлся уникальным и единичным явлением, а стал неким переходом Вселенной из одного состояния в другое. Первые циклические теории появились в первой половине двадцатого столетия. Однако препятствием для данной теории стал
Второй закон термодинамики, который утверждает, что энтропия может лишь увеличиваться. Таким образом, все предыдущие циклы могли быть гораздо короче, и температура вещества в них была бы значительно выше, чем во время Большого взрыва, что практически не представляется вероятным. К настоящему времени существует две циклические теории, которым удалось решить проблему постоянно возрастающей энтропии: теория Стейнхардта-Тюрока и теория Баум-Фрэмптона.
Помимо вышеперечисленных альтернативных теорий, существуют и другие теории, которые пытаются объяснить происхождение материи. Данные теории имеют как сильные, так и слабые стороны. Однако к настоящему времени не разработано единой достоверной теории, которая могла бы ответит на все вопросы относительно возникновения материи. Также к настоящему времени не представляется возможным предсказать эволюцию Вселенной. Однако попытки объяснить зарождение вселенной, а также используемые при этом доказательства вызывают уважение и являются необходимыми предпосылками дельнейшего прогресса в области космологии.