宇宙是如何诞生的
人们常常会问：宇宙是永远不变的吗？宇宙有多大？宇宙是什么时候诞生的？宇宙中的物质是怎么来的？等等。
当人类第一次把目光投向天空时，就想知道这浩瀚无垠的天空以及那闪闪发光的星星是怎样产生的。所以，各个民族、各个时代都有种种关于宇宙形成的传说，不过那都是建立在想象和幻想基础上的。今天，虽然科学技术已经有了重大进步，但关于宇宙的成因仍处在假说阶段。归纳起来，大致有以下几种假说。
到目前为止，许多科学家向于“宇宙大爆炸”的假说。这一观点是由美国着名天体物理学家加莫夫和弗里德曼提出来的。这一假说认为，大约在200亿年以前，构成我们今天所看到的天体的物质都集中在一起，密度极高，温度高达100亿。被称为原始火球。这个时期的天空中，没有恒星和星系，只是充满了辐射。后来不知什么原因，原始火球发生了大爆炸，组成火球的物质飞散到四面八方，高温的物质冷却下来，密度也开始降低。在爆炸两秒钟之后，在100亿C高温下产生了质子和中子，在随后的自由中子衰变的11分钟之内，形成了重元素的原子核。大约又过了1万年，产生了氢原子和氦原子。在这1万年的时间里，散落在空间的物质便开始了局部的联合，星云、星系的恒星，就是由这些物质凝聚而成的。在星云的发展中，大部分气体变成了星体，其中一部分物质因受到星体引力的作用，变成了星际介质。
1929年，哈勃对24个星系进行了全面的观测和深人的研究。他发现这些星系的谱线都存在明显的红移。根据物理学中的多普勒效应，这些星系在朝远离我们的方向奔去，即所谓的退行。而且，哈勃发现这些星系退行的速度与它们的距离成正比。也就是说，离我们越远的星系，其退行速度越大。这种观测事实表明宇宙在膨胀着。目卩么，宇宙从什么时候开始膨胀？已膨胀多久了？根据哈勃常数H=150千米/(秒/千万光年），这意味着：距离我们1000万光年的天体，其退行的速度为每秒1.50千米，从而计算出宇宙的年龄为200亿年。也就是说，这个膨胀着的宇宙已存在200亿年了。
经20世纪60年代天文学中的四大发现之一的微波背景辐射证实，星空背景普遍存在着3K微波背景辐射，这种辐射在天空中是各向同性的。这似乎是当年大爆炸的余热，从某种意义上这也支持了宇宙大爆炸学的观点。但是，宇宙大爆炸学也有些根本性问题没有解决，如大爆炸前的宇宙是什么样？大爆炸是怎么引起的？宇宙的膨胀在未来是什么格局？
第二种是“宇宙永恒”假说。这种假说认为，宇宙并不像人们所说的那样动荡不定，自开天辟地以来，宇宙中的星体星体密度以及它们的空间运动都处在一种稳定状态，这就是“宇宙永恒”假说。这种假说是英国天文学家霍伊尔、邦迪和戈尔特等人提出来的。霍伊尔把宇宙中的物质分成以下几大类：恒星、小行星、陨石、宇宙尘埃、星云、射电源、脉冲星、类星体、星际介质等，认为这些物质在大尺度范围内处于一种力和物质的平衡状态。就是说，一些星体在某处湮灭了，在另一处一定会有新的星体产生。宇宙只是在局部发生变化，在整体范围内则是稳定的。
第三种是“宇宙层次”假说。这种假说是法国天文学家沃库勒等人提出来的。他们认为宇宙的结构是分层次的，如恒星是一个层次，恒星集合组成星系是一个层次，许多星系结合在一起组成星系团是一个层次，一些星系团组成超星系团又是一个层次。
综合起来看，以上种种假说虽然说明了各个模式的部分道理，但还都缺乏概括性，还有继续探讨的必要。
宇宙的中心在哪儿
太阳是太阳系的中心，太阳系中所有的行星都绕着太阳旋转。银河也有中心，它周围所有的恒星也都绕着银河系的中心旋转。那么宇宙有中心吗？有一个让所有的星系包围在中间的中心吗？
看起来应该存在这样的中心，但是实际上它并不存在。因为宇宙的膨胀一般不发生在三维空间内，而是发生在四维空间内。它不仅包括普通三维空间（长度、宽度和高度），还包括第四维空间一时间。描述四维空间的膨胀是的，是也可以通过推断气球的膨胀来解释它。
我们可以假设宇宙是一个正在膨胀的气球，而星系是气球表面上的点，我们就住在这些点上。我们还可以假设星系不会离开气球的表面，只能沿着表面移动而不能进人气球内部或向外运动。在某种意义上可以说我们把自己描述为一个二维空间的人。
如果宇宙不断膨胀，也就是说气球的表面不断地向外膨胀，则表面上的每个点彼此离得越来越远。其中，某一点上的某个人将会看到其他所有的点都在退行，而且离得越远的点退行速度越快。
现在，假设我们要寻找气球表面上的点开始退行的地方，那么我们就会发现它已经不在气球表面上的二维空间内了。气球的膨胀实际上是从内部的中心开始的，是在三空间的，是在二空间上，所以我们不可能探测到三维空间内的事物。
的，宇宙的膨胀不是在空间的，能在宇宙的空间内运动。宇宙开始膨胀的地方是在过去的某个时间，即亿万年以前。虽然我们可以看到，可以获得有关的信息，而我们却无法回到那个时候。
宇宙的年龄有多大
所谓“宇宙的年龄”，就是宇宙诞生至今的时间。美国天文学家哈勃发现：宇宙诞生以来一直在急剧地膨胀着，这就使天体间都在相互退行，并且其退行的速度还与距离成正比。这个比例常数就叫“哈勃常数”，而它的倒数就是宇宙年龄。只要我们测出了天体的退行速度和距离，就测出了哈勃常数，也就能够知道宇宙的年龄了。
可是，不同的天文学家得出的宇宙年龄的结果却相去甚远，在100亿~200亿年的范围内众说不一。这是为什么呢？这是因为天体退行速度的测定通常由红移取得，这个数据比较一致，而天体距离的测定误差却比较大。
有人认为早期的宇宙膨胀比现在快，这样推得的宇宙年龄只有60亿~70亿年。但低值宇宙年龄的正确性值得怀疑，因为作为宇宙组成部分的球状星团的年龄至少也有130亿年了。然而，有关宇宙年龄的最高推测值更是令人咋舌，竟有340亿年。究竟哪一个结果准确，现在还没有定论。
宇宙会死亡吗
宇宙有没有终结的一天？宇宙将会如何终结？是“砰”的一声大爆炸，还是逐渐消亡？当人们在无数个夜晚，悄悄地仰望灿烂夜空，对生命(宇宙浮想联翩的时候，总会从内心深处发出这样的疑问。
根据科学家利用天文望远镜获得的最新观测结果，宇宙最终不会变成一团熊熊燃烧的烈火，而是会逐渐衰变成永恒的、冰冷的黑暗。这听起来似乎太骇人听闻了。然而人们或许没有必要杞人忧天，我们暂时还不会被宇宙“驱逐出境”。根据科学家的推测，宇宙很可能至少将目前这种适于生命存在的状态再维持1000亿年。这个庞大的数字相当于地球历史的20倍，或者，相当于智人(现代人的学名）历史的500万倍。既然它将发生在如此遥远的未来，对我们今天的生活就不会有丝毫影响。
与此同时，科学家又指出：没有什么东西是可以永远存在的。宇宙也许不会突然消失，但是，随着时间的推移，它可能会让人觉得越来越不舒服，并且不于生存在。
这种情况将会在什么时候出现呢？又会以怎样的方式出现呢？这的确是一个令人沮丧的问题。但是，我们又不得不承认，对于我们这些生活在地球上的凡夫俗子来说，这些问题确实另有一种冷酷的魅力。
自从20世纪20年代天文学家哈勃发现宇宙正在膨胀以来，“大爆炸”理论一直没有摆脱被修改的命运。根据这一理论，科学家指出，宇宙的最终命运取决于两种相反力量长时间“拔河比赛”的结果：一种力量是宇宙的膨胀，在过去的100多亿年里，宇宙的扩张一直在使星系之间的距离拉大；另一种力量则是这些星系和宇宙中所有其他物质之间的万有引力，它会使宇宙扩张的速度逐渐放慢。如果万有引力足以使扩张最终停止，宇宙注定将会坍塌，最终变成一个大火球一“大崩坠”，如果万有引力不足以阻止宇宙的持续膨胀，它将最终变成一个漆黑的寒冷的世界。
显而易见，任何一种结局都预示着生命的消亡。不过，人类的最终命运还无法确定，因为目前，人们尚不能对扩张和万有引力作出精确的估测，更不知道谁将是最后的胜利者，天文学家的观测结果仍然存在着许多不确定的因素。
这种不确定因素又是什么呢？科学家指出，这一不确定因素涉及膨胀理论。根据这一理论宇宙始于一个像气泡一样的虚无空间，在这个空间里，最初的膨胀速度要比光速快得多。然而，在膨胀结束之后，最终推动宇宙高速膨胀的力量也许并没有完全消退。它可能仍然存在于宇宙之中，潜伏在虚无的空间里，并在冥冥中不断推动宇宙的持续扩张。为了证实这种推测，科学家又对遥远的星系中正在爆发的恒星进行了多次观察。
通过观察，他们认为这种正在发挥作用的膨胀推动力有可能确实存在。倘若真是这样的话，决定宇宙未来命运的就不仅仅是宇宙的扩张和万有引力，还与在宇宙中久久徘徊的膨胀推动力所产生的涡轮增压作用有关，而它可以使宇宙无限扩张下去。
但是，人们最关心的或许是智慧生命本身。人类将在宇宙中扮演什么角色呢？难道人类注定要灭亡吗？人类已经在越来越快地改变着地球了，操纵着自己的生存环境，也许到那时，人类将会以高度发达的智慧在宇宙中立于不败之地。谁知道呢？且让未来的人类和地球外一切生命拭目以待吧。人类对宇宙的认识永远没有终极，认识穷尽的那天也许就是人类或宇宙毁灭的那一天。正如爱因斯坦在写给一个对世界的命运感到担忧的孩子的信中所说：“至于谈到世界末日的问题，我的意见是：等着瞧吧！”
宇宙的面貌
1917年，爱因斯坦发表了着名的“广义相对论”，为我们研究大尺度、大质量的宇宙提供了比牛顿“万有引力定律”更先进的武器。应用“相对论”，科学家解决了恒星一生的演化问题。而宇宙是否是静止的呢？对这一问题，连爱因斯坦也犯了一个大错误。他认为宇宙是静止的，然而1929年美国天文学家哈勒以不可辩驳的实验证明了宇宙不是静止的，而是向夕卜膨胀的。正像我们吹一只大气球一样，恒星都在离我们远去。离我们越远的恒星，远离我们的速度也就越快。可以推想：如果存在这样的恒星，它离我们足够远以至于它离开我们的速度达到光速的时候，它发出的光就永远也不可能到达我们的地球了。从这个意义上讲，我们可以认为它是不存在的。因此，我们可以认为宇宙是有限的。
宇宙到底是什么样子，目前尚无定论。值得一提的是，史蒂芬·霍金的观点比较容易让人接受：宇宙有限而无界，只不过比地球多了几维。比如，我们的地球就是有限而无界的。在地球上，无论从南极走到爿极，还是从北极走到南极，你始终不可能找到地球的边界，但你不能由此认为地球是无限的。实际上，我们都知道地球是有限的。地球如此，宇宙亦是如此。
怎么理解宇宙比地球多了几维呢？举个例子：一个小球沿地面滚动并掉进了一个小洞中，在我们看来，小球是存在的，它还在洞里面，因为我们人类是“三维”的。而对于一个动物来说，它得出的结论就会是：小球已经不存在了！它消失了。为什么会得出这样的结论呢？因为它生活在“二维”世界里，对“三维”事件是无法清楚理解的。同样的道理，我们人类生活在“三维”世界里，对于比我们多几维的宇宙，也是很难理解清楚的。这也正是对于“宇宙是什么样子”这个问题无法解释清楚的原因。
均匀的宇宙
长期以来，人们相信地球是宇宙的中心。哥白尼把这个观点打破了，他认为太阳才是宇宙的中心。地球和其他行星都围绕着太阳转动，恒星则镶嵌在天球的最外层上。布鲁诺进一步认为，宇宙没有中心，恒星都是遥远的太阳。
无论是托勒密的地心说还是哥白尼的日心说，都认为宇宙是有限的，教会也支持宇宙有限的论点。但是，布鲁诺居然敢说宇宙是无限的，这挑起了宇宙究竟有限还是无限的长期论战。这场论战并没有因为教会烧死布鲁诺而停下来。主张宇宙有限的人说：“宇宙怎么可能是无限的呢？”这个问题确实不容易说清楚。主张宇宙无限的人则反问：“宇宙怎么可能是有限的呢？”这个问题同样也不好回答。
随着天文观测技术的发展，人们看到，确实像布鲁诺所说的那样，恒星是遥远的太阳。人们还进一步认识到，银河是由无数个太阳系组成的大星系。我们的太阳系处在银河系的边缘，围绕着银河系的中心旋转，转速大约每秒250千米，围绕银心转一圈约需2.5亿年。太阳系的直径充其量约1光年，而银河系的直径则高达10万光年。银河系由100多亿颗恒星组成，太阳系在银河系中的地位，就像一粒沙子处在北京城中。后来人们又发现，我们的银河系还与其他银河系组成更大的星系团，星系团的直径约为1000万光年。目前，望远镜观测距离已达100亿光年以上，在所见的范围内，有无数的星系团存在，这些星系团不再组成更大的团，而是均匀各向同性地分布着。这就是说，在107光年的尺度以下，物质是成团分布的。卫星绕着行星转动，行星、着星则绕着恒星转动，形成一个个太阳系。这些太阳系分别由一个、两个、三个或更多个太阳以及它们的行星组成。有两个太阳的称为双星系；有三个以上太阳的称为聚星系。成千上亿个太阳系聚集在一起，形成银河系，组成银河系的恒星（太阳系）都围绕着共同的重心一银心转动。无数的银河系组成星系团，团中的各银河系同样也围绕它们共同的重心转动。但是，星系团之间，不再有成团结构。各个星系团均匀地分布着，无规则地运动着。从我们地球上往四面八方看，情况都差不多。粗略地说，星系团有点像容器中的气体分子，均匀分布着，做着无规则运动。这就是说，在108光年（一亿光年）的尺度以上，宇宙中物质的分布不再是成团的，而是均匀分布的。
由于光的传播需要时间，我们的距离年的星系，实际上是那个星系一亿光年以前的样子。所以，我们用望远镜看到的，不仅是空间距离遥远的星系，而且是它们的过去。从望远镜看，不管多远距离的星系团都均匀各向同性地分布着。因而我们可以认为宇观尺度上（105光年以上）物质分布的均匀状态，不是现在才有的，而是早已如此。