عند دراسة تاريخ المادة في الكون بالنظر عبر 14 مليار عام بأفضل ما نستطيع سريعا ما نقابل نزعة وحيدة ظاهرة تحتاج للتفسير؛ ففي كل أرجاء الكون نظمت المادة نفسها في تجانس على صورة بنى. فقد تكتلت المادة بعضها مع بعض في أحجام مختلفة، بعد أن انتشرت عبر الكون كله في تجانس عقب الانفجار العظيم كي تنتج عناقيد مجرية كبيرة وأخرى فائقة، إضافة إلى المجرات الموجودة داخل هذه العناقيد، والنجوم المتجمعة بالمليارات داخل كل مجرة، إلى جانب أجسام أخرى أصغر بكثير – كالكواكب والأقمار التابعة لها والكويكبات والمذنبات - التي تدور حول أغلب هذه النجوم إن لم يكن كلها. كي نفهم بداية جميع الأجرام التي تؤلف الكون الذي نراه علينا التركيز على الآلية التي حولت المادة المنتشرة عبر الكون إلى مكونات ذات بنية معقدة. ويتطلب منا التوصيف الكامل للكيفية التي ظهرت بها البنية في الكون الخوض في جانبين من جوانب الطبيعة لا يزالان إلى اليوم يستعصيان على الفهم. فكما رأينا في الفصول السابقة، علينا التوصل للكيفية التي تتوافق بها ميكانيكا الكم، التي تصف سلوك الجزيئات والذرات والجسيمات المكونة لها، مع نظرية النسبية العامة، التي تصف الكيفية التي تؤثر بها التجمعات الضخمة من المادة والفضاء أحدهما على الآخر.

بدأت محاولات التوصل إلى نظرية واحدة توحد معارفنا بالجسيمات الصغيرة دون الذرية والأجرام الفلكية مهولة الحجم مع أينشتاين. وقد استمرت، دون نجاح يذكر، إلى وقتنا هذا، وستستمر في المستقبل إلى أن تصل إلى التوحيد الكامل». من أكثر ما يثير ضيق علماء الكونيات المعاصرين افتقارهم إلى نظرية تمزج بنجاح بين ميكانيكا الكم والنسبية العامة. في الوقت ذاته، فإن فرعي الفيزياء اللذين يتعذر المزج بينهما هذين – علم أصغر الجسيمات وعلم أكبر الأجرام. يبدو أنهما لا يكترثان البتة بجهلنا هذا؛ إذ يتعايشان معا بنجاح مدهش داخل الكون نفسه، ساخرين من محاولاتنا لفهمهما ككل متجانس. فالمجرة التي تحوي المائة مليار نجم لا تلقي أي بال لفيزياء الذرات والجزيئات التي تتألف منها المجموعات النجمية والسحب الغازية، والأمر نفسه ينطبق على التكتلات الأكبر من المادة التي نسميها بالعناقيد المجرية والعناقيد المجرية الفائقة، التي تحوي مئات وأحيانًا آلاف المجرات. لكن هذه البنى الضخمة في الكون تدين بوجودها ذاته للتفاوتات الكمية متناهية الصغر التي وجدت داخل الكون البدائي. ولفهم كيف نشأت هذه البنى علينا بذل قصارى جهدنا بالرغم من حالة الجهل التي نعيش بها اليوم، بحيث ننتقل من النطاقات الصغيرة التي تهيمن عليها ميكانيكا الكم إلى النطاقات الأكبر التي لا تلعب ميكانيكا الكم فيها أي دور، حيث تستجيب المادة لقوانين النسبية العامة.

 لتحقيق هذا الغرض علينا البحث عن تفسير للكيفية التي ظهر بها الكون الغني بالبنى التي نراها اليوم من ذلك الكون عديم الملامح تقريبًا الذي وُجِدَ بعد الانفجار العظيم بوقت ضئيل. أيضًا يجب على أي محاولة لتفسير بداية البنية الكونية أن تفسر بالمثل الحالة التي عليها الكون اليوم وحتى هذه المهمة المتواضعة أربكت علماء الكونيات والفلك بسلسلة من البدايات الخاطئة والسقطات التي (كما نأمل) تحررنا منها، وبدأنا في السير على الطريق السليم لوصف الكون على نحو صحيح.

طوال الجزء الأكبر من تاريخ علم الكونيات الحديث افترض الفيزيائيون الفلكيون أن توزيع المادة في الكون يمكن وصفه بصفتين هما التطابق وتوحد الخصائص. يعني التطابق أن كل موضع في الكون يبدو مشابها لغيره من المواضع، مثل محتويات كوب اللبن المتجانس. أما توحد الخصائص فيعني أنه يبدو على الصورة نفسها في كل اتجاه من أي نقطة في المكان والزمان قد يبدو الوصفان متطابقين، لكن هذا ليس صحيحًا. على سبيل المثال لا يمكن وصف خطوط الطول على كوكب الأرض بالتطابق؛ لأنها تبتعد بعضها عن بعض في بعض المناطق وتتقارب في مناطق أخرى، وهي متحدة الخصائص في مكانين فقط هما: القطب الشمالي والقطب الجنوبي، حيث تتجمع كل خطوط الطول. وإذا وقفت على «قمة» العالم أو «قاعه»، فستبدو شبكة خطوط الطول متماثلة في نظرك، مهما أدرت رأسك يمينا ويسارًا. في مثال آخر ملموس أكثر، تخيل نفسك واقفًا على قمة جبل مخروطي مثالي، وتخيل أن هذا الجبل هو الشيء الوحيد الموجود في العالم. وقتها سيبدو كل منظور لسطح الأرض من هذا الموضع العالي متماثلا الأمر عينه يصح لو كنت تعيش في مركز لوحة تصويب السهام أو لو كنت عنكبوتا يقف في مركز شبكته المثالية. ففي كل هذه الحالات سيتسم منظورك بتوحد الخصائص، لكنه لن يكون متطابقا بالضرورة.

من أمثلة النمط المتطابق لكن غير متحد الخصائص الجدار المبني من قوالب طوب مستطيلة متماثلة، والمرصوصة بطريقة البناء التقليدية على نحو متداخل على مستوى عدة قوالب متجاورة وما يضمها من ملاط سيبدو الجدار متماثلا في كل مكان قوالب طوب - لكن خطوط البصر على امتداد الجدار ستكون متقطعة، نافية أي إمكانية لتوحد الخصائص.

المثير للاهتمام لهؤلاء الذين يحبون هذا النوع من الإثارة هو أن التحليل الرياضي يخبرنا أن الفضاء لن يكون متطابقا إلا إذا كان متوحد الخصائص في كل مكان. كما تخبرنا نظرية رياضية أخرى بأنه لو كان الفضاء متوحد الخصائص في ثلاثة أماكن وحسب، فسيكون متوحد الخصائص في كل مكان آخر. ومع هذا ينأى البعض منا عن الرياضيات بدعوى أنها غير مثيرة للاهتمام وغير مثمرة.

مع أن علماء الكونيات كانوا مدفوعين بدافع جمالي للافتراض بأن توزيع المادة في الكون متطابق ومتوحد الخصائص، فإنهم آمنوا بهذا الافتراض بما يكفي لترسيخه كمبدأ كوني جوهري. بوسعنا أن نسمي هذا بمبدأ عدم التميز: فلماذا يتسم أحد أجزاء الكون بأنه أكثر إثارة للاهتمام من جزء آخر؟ على مستوى المسافات والأحجام الصغيرة، يتضح لنا دون جهد خطأ هذا الافتراض. فنحن نعيش على سطح كوكب صلب يبلغ معدل كثافة المادة فيه 5.5 جرام في السنتيمتر المكعب (أي بالمقاييس الأمريكية حوالي 340 رطلًا في القدم المكعب). أما شمسنا، وهي نجم عادي، فلها متوسط كثافة يبلغ حوالي 1.4 جرامًا في السنتيمتر المكعب، بينما الفضاء بيننا وبين الشمس له متوسط كثافة ضئيل للغاية؛ أقل بنحو واحد على مليار التريليون مرة. إن الفضاء النجمي الذي يشغل القدر الأعظم من حجم الكون، يحتوي على أقل من ذرة وحيدة لكل عشرة سنتيمترات مكعبة. وهنا ينخفض متوسط الكثافة بين النجوم مليار مرة أخرى عن متوسط الكثافة بين الكواكب. مع اتساع أفق الفيزيائيين الفلكيين رأوا بوضوح أن مجرة مثل درب التبانة تتكون من نجوم تطفو في فضاء نجمي شبه خاوِ. تتجمع المجرات بالمثل في عناقيد مجرية بشكل يخرق الافتراض بتطابق الكون وتوحد خصائصه. ومع استمرار الفيزيائيين الفلكيين في تحديد مواضع المادة المرئية على المستويات الأعظم، ظل الأمل موجودا في أنهم سيجدون أن العناقيد المجرية لها توزيع يتسم بالتطابق وتوحد الخصائص. كي تتسم منطقة ما من الفضاء بالتطابق وتوحد الخصائص، يجب أن تكون من الكبر بحيث لا توجد البني (أو تغيب) على نحو متفرد داخلها. وإذا اقتطعت شريحة من هذه المنطقة، تعني سمتا التطابق وتوحد الخصائص أن السمات الإجمالية للمنطقة يجب أن تكون متشابهة من كل الجوانب مع سمات أي منطقة أخرى لها الحجم عينه. وكم سنشعر بالحرج لو اتضح أن النصف الأيمن من الكون يبدو مختلفا عن النصف الأيسر.

ما حجم المنطقة التي علينا دراستها للعثور على كون متطابق متوحد الخصائص؟ لكوكب الأرض قطر يبلغ 0.04 ثانية ضوئية، بينما يبلغ قطر مدار كوكب نبتون 8 ساعات ضوئية. تشكل نجوم مجرة درب التبانة قرصًا عريضًا مسطحًا قطره قرابة 100 ألف سنة ضوئية، بينما يمتد عنقود العذراء المجري الذي تنتمي إليه مجرتنا، لما يقارب 60 مليون سنة ضوئية. على هذا يكون الحجم المرغوب الذي يمكنه أن يمدنا بالتطابق وتوحد الخصائص أكبر من حجم عنقود العذراء المجري. حين أجرى الفيزيائيون الفلكيون دراساتهم عن توزيع المجرات في الفضاء اكتشفوا أنه حتى على مستويات الحجم هذه، التي تصل إلى 100 مليون سنة ضوئية، يكشف الكون عن فجوات هائلة خاوية، محاطة بمجرات نظمت نفسها على شكل خيوط وألواح متقاطعة. وهكذا يبدو توزيع المجرات على هذا المستوى أقرب إلى اللوفة الإسفنجية عن كثيب النمل المكتظ.

لكن في نهاية المطاف صنع الفيزيائيون الفلكيون خرائط أكبر، ووجدوا ضالتهم المنشودة من التطابق وتوحد الخصائص. فقد اتضح أن محتويات الشريحة الكونية بعرض 300 مليون سنة ضوئية تشبه في واقع الأمر الشرائح الأخرى المماثلة في الحجم، وهو ما أوفى أخيرًا بالمعيار الجمالي الذي طال البحث عنه في الكون. لكن، بطبيعة الحال، على المستويات الأصغر، تتوزع المادة في تجميعات متمايزة غير متطابقة وغير متوحدة الخصائص.

منذ ثلاثة قرون، فكر نيوتن في مسألة كيفية اكتساب المادة للبنية. كان من السهل على عقله المبدع اعتناق فكرة الكون المتطابق متوحد الخصائص، لكن هذا أثار قضية أخرى قد لا تخطر على بال أغلبنا كيف يمكن تكوين أي بنى على الإطلاق في الكون دون أن تتحد كل المادة الموجودة في الكون كي تكون كتلة واحدة عملاقة؟ وقد زعم نيوتن أنه بما أننا نعجز عن رصد مثل هذه الكتلة، فالكون إذن غير محدود. وفي عام 1692 كتب نيوتن إلى ريتشارد بنتلي، رئيس كلية ترينيتي بجامعة كامبريدج، طارحًا الفكرة التالية:

إذا كانت كل المادة الموجودة في الكون موزعة بالتساوي عبر السماء، وكان لكل جزيء جاذبيته الخاصة نحو بقية الجزيئات، وكان الفضاء الذي توجد فيه هذه المادة محدودًا، فستجنح المادة الموجودة في الخارج، بفعل جاذبيتها، نحو المادة الموجودة بالداخل، ثم بالتبعية تندفع نحو منتصف هذا الفضاء الكلي بحيث تتكون كرة عظيمة من الكتلة. لكن لو كانت المادة موزعة بتساو على امتداد فضاء غير محدود، فلن تتجمع مطلقًا في كتلة واحدة، بل سيتجمع جزء منها في كتلة ما وجزء آخر في كتلة أخرى حتى يتكون عدد لا حصر له من الكتل العظيمة الموزعة على مسافات كبيرة بعضها من بعض على امتداد هذا الفضاء غير المحدود.