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빅뱅 이론에 도전하는 새로운 우주론들에 따르면, 가속팽창하는 우주에 대한 새로운 관측과 중력의 양자적 성질을 포함하는 진공에너지의 개념이 등장했다. 양자역학과 일반상대론의 통합 시도와 끈이론의 발전으로 인해 빅뱅 이전의 우주 존재 가능성과 막 우주론이 제시되고 있다.

현대 우주론의 핵심인 대폭발이론은 우주의 태생과 진화를 설명하지만 미해결 문제들이 많다. 우주배경복사선, 암흑물질, 우주상수 등 여러 난제들을 해결하기 위해 연구가 계속되고 있다.

20세기 초 칼루자와 클라인은 고차원 이론으로 전자기이론과 일반상대론을 통합했으며, 끈이론과 M이론도 고차원을 기반으로 한다. 이는 현재 관측 증거가 없지만 LHC를 통해 검증될 수 있으며, 한국 학자들도 최신우주론 분야에서 활약 중이다.