宇宙（Universe）是指空間與時間的總和，包含時空中所有的物質和能量，比如電磁輻射、普通物質、暗物質、暗能量等，其中普通物質包括行星、衛星、恒星、星系、星系團和星系間物質等。
人類認識宇宙的表現首先是神話，如中國三國時期《三五歷經》中“盤古開天地”的故事，說世界原是一攤餃子的東西，像個巨大的雞蛋一樣，盤古就生在里面，過了一萬八千年，天地就給盤古開辟了，陽清為天，陰濁為地，盤古在其中，一日九變，天日高一丈，地日厚一丈，盤古日長一丈；其次是哲學，如唯心主義者說 “雅威”創造宇宙萬物，因而它有開始，當然 “上帝”也可以毀滅他所創造的宇宙，所以宇宙也有末日。辯證唯物主義認為宇宙的無限性是與空間的無限性以及物質不滅相聯系的；再者是宗教，如東方佛教提出了一個 “三千大千世界”的宇宙圖式論，認為宇宙分為兩大部分，一部分是由欲界、色界及無色界構成的世俗世界，另一部分則是佛國凈土；還有各種學說，比如中國古代的蓋天說、渾天說和宣夜說，西方畢達哥拉斯學派的中心火焰說、赫拉克利特的日心說、柏拉圖的正多面體宇宙結構模型，哈勃空間望遠鏡于1924年對仙女座大星云的距離測定證實了河外星系的存在，自然科學的宇宙概念從哲學的宇宙概念中脫穎而出。宇宙的演化經歷了最早階段、早期階段、大尺度結構形成階段以及久遠未來階段。最早階段即10-32秒之前，以大爆炸時刻作為計時起點，所有物質聚集于一個密度、溫度及能量趨于無限大的奇點。這一奇點的劇烈膨脹（有別于傳統意義上的爆炸）被視作時間與空間的起始標志。早期階段即頭38萬年以及隨后1.5億年的“中世紀”。暴脹結束后，宇宙中充滿夸克 — 膠子等離子體。大尺度結構形成階段即從1.5億年到現在直至1000億年后，包括恒星和星系等天體的形成演化。久遠未來階段即恒星形成終止后的可能命運。對于宇宙久遠未來的可能演化和最終結局，主要取決于諸如宇宙學常數、質子衰變和標準模型外的自然規律等物理常數或物理性質。
愛德文·哈勃（Edwin Hubble）在1929年發表的《銀河系外星云的距離和徑向速度之間的關系》，開創了觀測宇宙學領域，揭示了宇宙正在膨脹。2024年10月10日，國際科學期刊《自然·天文》在線發表了由中國科學院國家天文臺和德國馬普天文研究所等聯合完成的一項重要科研成果，發現現存最古老的銀盤結構成分起源于距今約135億年前，對深入理解星系和宇宙的早期起源和演化具有重要意義。
定義與詞源
定義
宇宙（Universe）是空間和時間的總和，包含時空中所有物質與能量，涵蓋電磁輻射、普通物質、暗物質、暗能量等類型，其中普通物質具體包括行星、衛星、恒星、星系、星系團及星系間物質等；在哲學范疇中，宇宙被定義為一切物質及其存在形式的總和，亦被稱為“世界”。
宇宙的定義可分為廣義與狹義——廣義上指無限多樣、永恒發展的物質世界，狹義上則指一定時代觀測所及的最大天體系統，后者常被稱作可觀測宇宙（或“我們的宇宙”），相當于天文學中的“總星系”。
若從尺度視角理解宇宙，可分為宏觀與微觀兩個方向：宏觀的宇宙聚焦天體、星系，這一領域與牛頓為代表所研究的經典力學有關，能解釋潮汐鎖定、歲差等現象，而當涉及光、黑洞或時間時，便與阿爾伯特·愛因斯坦與他的廣義、狹義相對論即現代物理學有關；微觀的宇宙研究對象從分子、原子、中子、電子延伸至夸克、玻色子等更微小的粒子，探索這些粒子運動規律的學科是量子力學，埃爾溫·薛定諤、海森伯格、馬克斯·普朗克等科學家是該領域的奠基者，最終量子力學與相對論共同組成了現代物理學的大廈。
中文詞源
在漢語中，“宇”代表上下四方，即所有的空間、無限的空間；“宙”代表古往今來，即所有的時間、無限的時間。在中國古代，“宇”和“宙”都不過指的是人們居住房屋上的部件，現代引申為越來越大的“宇宙”概念，宇宙指空間，時間，這是一個漫長而復雜的演變過程。
“宇”字
金文的“宇”是一座房屋里面一個“干”字，實際上就是一座房屋的形狀和結構。按《說文解字》曰：“宇，屋邊也。”的講法，“宇”字的本義，具體指“屋邊”。《詩·豳風·七月》：“七月在野，八月在宇，九月在戶，十月蟋蟀科入我床下。”釋文：“屋四垂為宇。”這里的“宇”正像《一切經音義》中說的“宇，屋檐也”一樣，指房屋的屋檐、廊檐。《儀禮·士喪禮》“置于宇西階上”、《資治通鑒》“權起更衣，肅追于宇下”等，也都是這個意思。隨著時間的推移，“宇”這個房屋上的部件，慢慢地就代替了整座房屋。《詩·大雅·緜》“聿來胥宇”、《楚辭·招魂》“高堂邃宇”、蘇軾《水調歌頭》“惟恐瓊樓玉宇，高處不勝寒”中的“宇”，就不是屋檐而是整個房屋了。《易傳·系辭》曰:“上棟下宇，以蔽風雨。”考古發現中國新石器時代仰韶文化的房屋，許多四面都有屋檐，這就是所謂“屋宇”屋邊或屋檐都從屋體向外伸張，古人最初以“宇”表示空間，可能主要取其“伸張”之義。到了屈原的《離騷》“爾何懷乎故宇”、賈誼的《過秦論》“振長策而御宇內”，此處的“宇”是指國家或天下了。《呂氏春秋·下賢》“神覆宇宙”、《墨子·經上篇》“久，古今旦莫（暮）。宇，東西家南北”里的“宇”，已經是一個很大而多變的空間范疇。《釋名·釋宮室》曰:“宇，羽也，如鳥羽自覆蔽也。”“宇”之讀音，可能就是由“羽”而來。由此人們仰望天空而以屋為喻，天穹也是一座很大的房屋。于是，便產生了“天字”的觀念，最后出現“天所覆為宇”的說法”，“宇”就包括了天穹所覆蓋的所有空間。不過，這只是就其來源而言。哲學家以“四方上下”作為“宇”的內涵，已經具有一般的意義。正如“往古來今”并無什么限制一樣“四方上下”也沒有什么限制，所以在“宇宙”的意義中，已經模糊地表示了時空無限性的思想，而比“宙合”的觀念大大前進了一步。
“宙”字
甲骨文的“宙”字，是一座房屋里面加一個“由”字，表示房屋靠一根上細下粗的梁頂著。《說文解字》曰：“宙，舟輿所極覆也。”《淮南子·覽冥》：“而燕雀佼之，以為不能與之爭于宇宙之間。”高誘注：“宇，屋檐也。宙，棟梁也。”這里的“宙”都是它的本義“棟梁”的意思。但到了《南齊書》“功燭上宙，德耀中天”、王勃《七夕賦》“霜凝碧宙，水瑩丹霄”里的“宙”，就已經是指天空了。另外，從古人運用“宇”“宙”二字的過程中，也可以看出古人對大自然和宇宙也是逐漸認知的。
“宇宙”一詞
“宇宙”一詞連用，最早出自《莊子》：“旁日月，挾宇宙，為其吻合。”這時的“宇”代指一切空間，“宙”代指一切時間。這里宇宙的意義已是標準的時空了。《尸子》：“上下四方曰宇，往古來今曰宙。”指出宇宙包含空間和時間兩部分。《文子·自然》也說：“往古來今謂之宙，四方上下謂之宇。”說明古代詩人和科學家都對宇宙有了新的認識。如《楚辭·屈原·涉江》“霰雪紛其無垠兮，云霏霏而承宇”，張衡《東京賦》“澤浸昆蟲，威振八宇”以及《莊子·庚桑楚》“有實而無乎處者，宇也；有長而無本剽者，宙也”等等，“宇”已不是指某一個具體的方位、處所，而是指所有的空間；這里的“宙”已經表示沒有開始沒有終末的無限時間，“宇宙”已經無限大。戰國末期的尸佼說：“四方上下曰宇，往古來今曰宙。”“字”指空間，“宙”指時間，“字宙”就是時間和空間的統一。后來“宇宙”一詞便被用來指整個客觀實在世界。與宇宙相當的概念有“天地”“乾坤”“六合”等，但這些概念僅指宇宙的空間方面。《管子》的“宙合”一詞，“宙”指時間，“合”（即“六合”）指空間，與“宇宙”概念最接近。《墨經》中：“宇，彌異所也：（久）宙，彌異地也。”也包含有時空之意，《莊子》也說有實而無乎處者，宇也；有長而無本者，宙也。”漢代張衡更進一步提出：“宇之表無極，宙之端無窮。”擴展出宇宙無限的思想，這種無限時空概念已成為現代科學中“字宙”詞的東方淵源。
外文詞源
在西方，宇宙這個詞在英語中叫cosmos，在俄語中叫KocMoc，在德語中叫KOS-MOS，在法語中叫cosmos。它們都源自希臘語，古希臘人認為宇宙的創生乃是從餃子中產生出秩序來。但在英語中更經常用來表示“宇宙”的詞是universe。此詞與universitas有關。在中世紀，人們把沿著同一方向朝同一目標共同行動的一群人稱為universitas。在最廣泛的意義上，universitas 又指一切現成的東西所構成的統一整體，那就是universe，即宇宙。universe和cosmos常常表示相同的意義，所不同的是，前者強調的是物質現象的總和，而后者則強調整體宇宙的結構或構造。
認識
神話
三國時人徐整所撰寫的《三五歷經》一書即引述了“盤古開天地”的故事，說世界原是一攤混餃子沌的東西，像個巨大的雞蛋一樣，盤古就生在里面，過了一萬八千年，天地就給盤古開辟了，陽清為天，陰濁為地，盤古在其中，一日九變，天日高一丈，地日厚一丈，盤古日長一丈。戰國時的大詩人屈原就在《天問》里質疑。《天問》即涉及對世界初始的終極關懷：“曰遂古之初，誰傳道之？上下未形，何由考之？……圓則九重，孰度營之？惟茲何功，孰初作之？九州安錯？川谷何污？東流不溢，孰知其故？……登立為帝，孰道尚之？女媧有體，孰制匠之？”不過，“盤古開天地”的傳說，是初民對“字宙”形成的一種大膽的揣測。
東漢武梁祠畫像磚描繪伏羲女媧手執“角規和量尺”，以直接的圖像敘事表現二神手執工具對世界萬物、宇宙空間進行“創造”的“事實”。傳說伏羲的太極八卦圖是通過標尺法演繹出來的，伏羲女媧雙尾纏繞意味著化生萬物的遺傳鏈，顯示人類生命基因的編碼，這也許就是中國最為本源的設計再現。
春秋時的哲學家老子在《道德經》里說：“天下萬物生于有，有生于無。”在上古時代，老子把浩瀚無際的茫茫宇宙稱作“無”，把對“天地”作了區分之后的狀況稱作“有。接著老子就說到分化：“道生一，一生二，二生三，三生萬物。”此處的“二”指的就是“天”和“地”，這是認為，在天和地之外，應該有一種更原始、更根本的物質，老子稱它為“道”或“大”。這是老子對“宇宙”起源問題的理性思考，“道”指稱其原始狀態，“大”形容其無邊無際。
戰國時的思想家墨子，其《墨經》有四篇。《經說上》解釋道：“宇，蒙東西南北”；“久（宙），合古今旦暮”。“彌”與“蒙”同義。“久”與“宙”音近義通。墨子是說，遍及“東西南北”不同處所的稱作“字”，涵蓋“古今旦暮”不同時間的稱作“宙”。后來東漢訓詁家高誘注釋《淮南子》即曰：“四方上下曰字，古往今來曰宙。”墨子所謂“彌異所”和“彌異時”，都含有運動的意味而指向有別：“東、西南、北”指的是具體的不同空間的形式，而“古、今、旦、暮”則是指具體的不同時間的形式。此說十分深刻，是對“宇宙”的相當科學的表述，顯示出《墨子·墨經》是中國古代難得的一部具有科學理性的典籍。往古有所謂“天圓地方”說，孔子的弟子曾子對此曾經提出過疑問：“如誠天圓而地方，則是四角之不掩也。”如果天是圓的而地是方的，那么圓的周邊和方的四角怎么可能接上呢？在他看來，應當是“天道曰圓，地道曰方”。這兒說的“道”不同于老子說的“道”，究竟是指什么，有點玄乎。但他對流傳久遠的“天圓地方”說表示懷疑。
哲學
哲學的宇宙概念，它標志普遍的、永恒的客觀自然界的哲學范疇。哲學是關于自然界、社會和思維運動發展的最一般規律的知識體系，是對具體科學成果的高度抽象與高度概括。哲學的性質說明了它所研究的對象是整體宇宙--既包括整個自然界，也包括整個社會和思維領域。由于哲學本身隨著不同時代的社會生產實踐和科學技術的發展而發展，哲學的宇審概念也是不斷發展變化的。辯證唯物主義哲學的宇審是標志客觀物質世界的哲學范疇，它在量上具有無限的廣延性與持續性，在質上具有無限的多樣性，是一個由“無限多的宇宙”構成的、囊括一切物質及其形態的無限的字宙。
唯心論者認為宇宙是 “絕對觀念”“宇宙精神”“意識的具體表現”。辯證唯物主義者則主張物質第一性，物質永久存在，永不消滅。前面幾節已經論證了地球和一切天體都是由物質織成的。但由于各類天體的物理條件不同，故物質表現的形態也各異。比如在地球上常見的物質形態為固態、液態和氣態，而恒星上由于溫壓條件不同，大多數物質呈等離子態，還有中子態等；又如地球、行星和恒星都是聚集態的間斷性物質，而宇宙間又充滿光輻射、熱輻射這類連續性物質。所以說宇宙一方面是由統一物質構成，但另一方面物質又具有多樣性。宇宙間物質的統一性與多樣性是辯證的統一。宇宙物質是按自然規律在不斷地運動發展著。正由于物質的運動和發展造成客觀世界的無限多樣性。“除永恒運動著的物質以及這一物質運動和變化所依據的規律外，再沒有什么永恒的東西。” 所以說世界上沒有不運動的物質，也沒有永恒不變的東西。物質世界是無邊無際的，具體到任何一個天體或星系在空間都是有限的。從基本粒子這樣的 “小宇宙” 到原子 — 分子 — 地球 — 太陽系 — 銀河系 — 星系團 — 超星系團直到總星系這樣的大宇宙，就是從有限過渡到無限的一個又一個轉折點。每個具體的有限總合起來就是無限。故從整個宇宙來講空間是無限的。
唯心主義者說 “雅威” 創造宇宙萬物，因而它有開始，當然 “上帝” 也可以毀滅他所創造的宇宙，所以宇宙也有末日。辯證唯物主義認為宇宙的無限性是與空間的無限性以及物質不滅相聯系的。時間是伴隨事物變化和運動而產生的概念，一個靜止不變的宇宙就不會有時間的觀念。時空和物質運動彼此相互聯系，不可分割。既然物質不可能被創造，宇宙就無所謂起點；又既然物質不可能被消滅，宇宙就無所謂終點。但具體到任何一個天體和星系，在產生、發展到滅亡的時間上是有限的。我們的地球既有誕生也有消亡之日，太陽也有終結之時，而物質運動形態的轉化則是無限的。故從宇宙整體來說，無所謂開始與終結，是無限發展的過程。所以說時間是無限的，是川流不息的。從而我們說宇宙在時空上都是有限組成的無限，是有限和無限的辯證統一。
宗教
東方佛教提出了一個 “三千大千世界” 的宇宙圖式論，認為宇宙分為兩大部分，一部分是由欲界、色界及無色界構成的世俗世界，另一部分則是佛國凈土。世俗世界是指有情眾生所居處的世界，佛教對它作了多層次的考察。“欲界” 是指受到食欲和淫欲支配煎熬的眾生所居住的世界，生活于其中的眾生分為六類，稱為 “六道”，即地獄、餓鬼、畜生、修羅、人、天。“色界” 是已離食淫二欲的眾生所居住的世界，位于欲界之上。由于居住在這里的眾生有形體及居住的國土，即有 “色”（“色” 大致相當于 “物質”），故稱色界。色界包括 “四禪天”，即初禪天、二禪天、三禪天、四禪天。“無色界” 位于色界之上，是三界中最高的一界，為既無欲望亦無形體的眾生居住的地方。此處沒有國土，亦無任何物質性的東西，故名無色界。此界包括 “四天”，即空無邊處天、識無邊處天、無所有處天、非想非非想處天。
佛國凈土是佛居住的地方，佛教不同典籍對它的描述有所區別，其中影響最大的有以下幾種說法：（1）彌陀凈土，即 “接引佛西方凈土” 或曰 “極樂世界”，是《無量壽經》和《佛說阿彌陀經》所宣揚的凈土。這些經典描繪了這一凈土中盡善盡美、莊嚴奇妙的景象。如《無量壽經》說這里 “衣服飲食，花香瓔絡，繒蓋幢幡，微妙音聲，所居舍宅，宮殿樓閣，稱其形色大小，或一寶二寶，乃至無量眾寶，隨意所欲，應念即至”。（2）華藏世界。這是《大方廣佛花嚴經修慈分》宣揚的凈土。該經宣稱，世界是毗盧舍那佛的顯現，山河大地、各種生物及一切現象均是佛體。毗盧舍那佛是華藏世界的教主，華藏世界是毗盧舍那佛教化眾生的地方。這里的一切均由無數風輪所持，最下面的風輪能住持上面的一切寶焰，最上面的風輪能住持香水海，香水海中有大蓮華，四周為金剛輪山所圍繞。（3）密教宣揚的十三天。密教將佛國凈土置于一種動態變化之中，與眾生修行的境界聯系起來。它認為，菩薩修行有十三地，他們功德圓滿、修成佛果后所達到的佛國境界也有十三天，毗盧舍那佛住在最高的一層天。一般佛教徒只要修行圓滿，死后也都可以輾轉經過 “十三天” 而到達毗盧舍那佛所在之天。顯然，在佛教構造的宇宙圖式中，所謂佛國凈土只不過是一種虛構，除了佛教信徒以外，大概無人相信其存在的真實性。
中國學說
中國古代關于宇宙的結構主要有三種學說：蓋天說、渾天說和宣夜說。蓋天說。“蓋天說” 是中國古代最早的宇宙結構學說，源于西周時期。這一學說認為，天是圓形的，像一把張開的大傘覆蓋在地上，地是方形的，像一個棋盤，日月星辰隨著天穹的旋轉而運動，因此這一學說又被稱為 “天圓地方說”。“天圓地方” 雖然符合當時人們粗淺的觀察常識，但實際上卻很難自圓其說。比如方形的地和圓形的天怎樣連接起來，就是一個問題。于是，“天圓地方說” 又修改為：天并不與地相接，而是像一把傘高懸在大地上空，中間有繩子縛住它的樞紐，四周還有八根柱子支撐著。到了戰國末期，新的蓋天說誕生了。“新蓋天說” 認為，天像覆蓋著的斗笠，地像覆蓋著的盤子，天和地并不相交，天地之間相距 8 萬里。盤子的最高點便是北極。太陽圍繞北極旋轉，太陽落下并不是落到地下面，而是到了我們看不見的地方，就像一個人舉著火把跑遠了，我們就看不到了一樣。為更加合理地解釋日月星辰在天空中的運行問題，有人設計了一個 “七衡六間圖”，圖中有 7 個同心圓，分為外衡、中衡、內衡，各個不同節令，太陽都沿不同的 “衡” 運動。七衡六間圖收于漢代《周髀算經》，被稱作第二蓋天說。
渾天說。“渾天說” 的基本思想萌芽于戰國時期。完整的渾天說思想是由東漢時期的天文學家張衡提出的。“渾天說” 認為，天和地的關系就像雞蛋中蛋白和蛋黃的關系一樣，地被天包在當中。“渾天說” 中天的形狀，不像蓋天說所說的那樣是半球形的，而是一個南北短、東西長的橢圓球。大地也是一個球，這個球浮在水上，回旋漂蕩。用 “渾天說” 來說明日月星辰的運行出沒是相當簡潔而自然的。渾天說認為，日月星辰都附著在天球上，白天，太陽升到我們面對的這邊來，星星落到地球的背面；到了夜晚，太陽落到地球背面去，星星升上來。如此周而復始，便有了星辰日月的出沒。值得一提的是，“渾天說” 把地球當作宇宙的中心，這一點與盛行于歐洲古代的 “地心說” 不謀而合。“渾天說” 所描述的宇宙結構更接近于真實，無論在天體測量還是宇宙理論方面都比蓋天說前進了一步。因此，渾天說成為中國自漢代以后 1000 多年時間里占統治地位的宇宙學說。
宣夜說。“宣夜說” 是中國歷史上最有卓見的宇宙無限論思想。它最早出現于戰國時期，到漢代被明確提出。不論是中國古代的蓋天說、渾天說，還是西方古代的地心說，乃至尼古拉·哥白尼的日心說，無不把天看作一個堅硬的球殼，星星都固定在這個球殼上。“宣夜說” 否定這種看法，認為宇宙是無限的，宇宙中充滿著氣體，所有天體都在氣體中漂浮運動。星辰日月的運動規律是由它們各自的特性所決定的，絕沒有堅硬的天球或是什么本輪、均輪來束縛它們。“宣夜說” 打破了固體天球的觀念，這在古代眾多的宇宙學說中是非常難得的。“宣夜說” 不僅認為宇宙在空間上是無邊無際的，而且還進一步提出宇宙在時間上也是無始無終的、無限的思想。
西方學說
公元前7世紀，巴比倫人認為，天和地都是拱形的，大地被海洋所環繞，而其中央則是高山。古埃及人把宇宙想象成以天為盒蓋、大地為盒底的大盒子，大地的中央則是尼羅河。古印度人想象圓盤形的大地負在幾只大象上，而象則站在巨大的龜背上。公元前7世紀末，古希臘的泰勒斯認為，大地是浮在水面上的巨大圓盤，上面籠罩著拱形的天穹。從公元前 6 世紀到公元1世紀，在古希臘建筑和羅馬，關于宇宙的構造和本原有過許多學說。如畢達哥拉斯學派的中心火焰說（設想宇宙中心有一團大火焰）、赫拉克利特的日心說、柏拉圖的正多面體宇宙結構模型等等。進入中世紀，宇宙學淪入神學深淵，克羅狄斯·托勒密的地球中心學說占據正統地位，主宰宇宙學 1000 多年。
16世紀，尼古拉·哥白尼建立日心說，推翻了地心說的統治地位，把宇宙學從神學中解放出來。布魯諾更進一步認為太陽也不是宇宙的中心，宇宙是無限的，不存在所謂的宇宙中心。17世紀，艾薩克·牛頓開辟了以力學方法研究宇宙學的途徑，建立了經典宇宙學，他提出了萬有引力定律，深刻揭示了行星繞太陽運動的力學原因，使日心說有了牢固的力學基礎。在這以后，人們逐漸建立起了科學的太陽系概念。18 世紀，威廉·赫歇爾用抽樣統計的方法，用望遠鏡數出了天空中大量選定區域的星數以及亮星與暗星的比例，獲得了一幅扁而平、輪廓參差、太陽居中的銀河系結構圖，從而奠定了銀河系概念的基礎。在此后一個半世紀中，哈羅·沙普利發現了太陽不在銀心，奧爾特發現了銀河系的自轉和旋臂，許多人對銀河系直徑、厚度進行測定，科學的銀河系概念最終確立。
20 世紀，哈勃空間望遠鏡用造父視差法測得仙女座大星云的距離，確認了河外星系的存在。近半個世紀，人們通過對河外星系的研究，不僅已發現了星系團、超星系團等更高層次的天體系統，而且已使我們的視野擴展到遠達 200 億光年的宇宙深處。縱觀歷史不難發現，隨著時代的發展，作為宇宙學研究對象的天體系統，在深度和廣度上不斷擴展。古代自然哲學家所討論的天文學的宇宙，不外乎大地和天空。尼古拉·哥白尼在《天體運行論 影響世界歷史進程的書》一書中說：“太陽是宇宙的中心”，意味著宇宙實質上就是太陽系。18 世紀，天文學家引進 “星系” 一詞，當時這個詞在一定意義上說只不過是宇宙的同義語。20 世紀以來，天文觀測的尺度大大擴展，達到上百億年和上百億光年的時空區域。
自然科學
自然科學的宇宙概念，即對于某一具體宇宙的結構和特性的認識，是相對的、有限的。以現代宇宙學為例，現代宇宙學是從整體的角度研究宇宙的結構和演化的天文學分支學科，它所涉及的宇宙是具有確定時空范圍的 “我們的宇宙”—— 迄今為止人類觀測（直接或間接）所及的整個天區，觀測所未及的天區是它無法具體探究的。盡管隨著時代的進步、觀測手段的更新和人類認識的深化，這一宇宙疆界正在迅速 “膨脹”，已從古代 “天離地八萬里” 的狹小范圍擴展到現今150億光年和100億年、包括1500億個星系在內的巨大時空尺度，但由于觀測手段的限制，任何時代觀測所及的宇宙范圍總是部分的和有限的，它始終是同時代自然科學的極限。如果超越了這一極限，把無限多個宇宙統統包攝進來，統統視為宇宙學觀測與研究的對象，則勢必導致所謂的 “宇宙學佯謬”。
1826年奧伯斯提出的 “光度佯謬” 和 1894 年西利格爾提出的 “引力佯謬” 便是此種超越的典型例證。究其產生的原因，就在于他們錯以整體宇宙為對象，誤認為整體宇宙必然是可以觀測到的。殊不知，任何人運用任何方法觀測到的宇宙總是部分的和有限的，我們無法想像有哪一種觀測方式能夠窮盡無限的整體宇宙。用實地考察的方法只能認識有限的地球；用航天探測器采樣只能認識有限的太陽系；用電磁波觀測也只能認識有限的自然科學的宇宙。
歷史上，從古希臘到十八世紀上半葉，從畢達哥拉斯到艾薩克·牛頓，由于觀測手段及社會歷史的限制和自然哲學的深刻影響，人們始終恪守著宇宙只有一個的唯一性原理，自然科學的宇宙概念還包容在哲學的宇宙概念之中，兩者是混為一體的。十八世紀中葉始，隨著視野的迅速擴展，大量星云被發現，一些學者（如賴特、伊曼努爾·康德、朗伯特等）先后提出了存在無限多個世界的可能性。雖然這些天才的猜測并未贏得學術界的承認，卻已引起了人們的普遍重視。自此，科學史上便逐漸表露出一種趨勢：宇宙的唯一性原理將被多宇宙原理所代替。到了1924年，哈勃空間望遠鏡對仙女座大星云的距離測定證實了河外星系的存在。這一事實表明：人們以往心目中唯一的神圣宇宙原來不過是銀河系，它并非宇宙的全部，充其量只是宇宙汪洋中的一個 “島宇宙”。隨著科學觀念的這一巨大轉變，自然科學的宇宙概念也就從哲學的宇宙概念中脫穎而出，成為相對獨立于整體宇宙的一個 “島宇宙”。
十八世紀中葉始，隨著視野的迅速擴展，大量星云被發現，一些學者（如賴特、伊曼努爾·康德、朗伯特等）先后提出了存在無限多個世界的可能性。雖然這些天才的猜測并未贏得學術界的承認，卻已引起了人們的普遍重視。自此，科學史上便逐漸表露出一種趨勢：宇宙的唯一性原理將被多宇宙原理所代替。到了1924年，哈勃空間望遠鏡對仙女座大星云的距離測定證實了河外星系的存在。這一事實表明：人們以往心目中唯一的神圣宇宙原來不過是銀河系，它并非宇宙的全部，充其量只是宇宙汪洋中的一個 “島宇宙”。隨著科學觀念的這一巨大轉變，自然科學的宇宙概念也就從哲學的宇宙概念中脫穎而出，成為相對獨立于整體宇宙的一個 “島宇宙”。
天文學說
古希臘人認為，整個宇宙是井然有序的，各天體在不同的位置和不同的軌道上成為宇宙的組成部分。古希臘人在了解和學習古埃及人和巴比倫人天文學知識的基礎上，以更加理性的態度看待天文學問題，并對其做了更進一步的研究，在天文學領域提出了一些獨特的見解。米利都學派的創始人泰勒斯在旅行中搜集了新巴比倫王國人和古埃及人所掌握的天文學知識，據說，泰勒斯曾經預言了公元前 585 年所發生的一次日食。阿那克薩戈拉認為月亮和行星都像地球一樣，是巖石結構，他甚至大膽設想人類可以在月亮上居住。阿那克薩哥拉推證了月亮因反射太陽光而明亮。他用月亮運行到地影里的說法，解釋產生月食的原因。而畢達哥拉斯學派從唯美主義的觀點出發，認為天體和整個宇宙都是球形，并一直在做勻速的圓周運動。
正是基于這些早期的大膽設想，使得古希臘人將天文學與幾何學結合起來成為可能。他們一直試圖以幾何模型來說明和解釋天體的運動，柏拉圖學院的學生歐多克斯（公元前 409— 前 356 年）以天文觀測為基礎，將天文觀測結果和宇宙假說聯系起來，構建了一個同心球宇宙的幾何模型。這個宇宙幾何模型以地球為中心，日、月和五大行星及恒星圍繞著地球進行勻速旋轉。歐多克斯構建的宇宙幾何模型共有 27 個球層，各球層分別解釋不同天體的運動，其中 1 個球層解釋恒星的運動；太陽和月亮的運動各用 2 個球層來解釋；5 個已知行星的運動各用 4 個球層來解釋。為了更好地解釋一些比較復雜的天體運動現象，古希臘人用增加同心球的辦法繼續改進歐多克斯的宇宙幾何模型，亞里士多德曾把同心球的數量增加到最多的 55 個。宇宙幾何模型能夠解釋日食和月食，但對日食和月食運動的變化不能做出很好的解釋。創建宇宙幾何模型的最重要意義在于開創了利用數學和幾何學方法描述天體運動的思路。
亞歷山大時代的希帕克斯創建了本輪 — 均輪模型來取代同心球模型。在這個模型中，仍以地球為宇宙的中心，各天體沿著自己的 “本輪”做勻速的圓周運動，本輪的中心又沿著各自更大的 “均輪”繞地球做勻速圓周運動。希帕克斯規定，日、月在本輪上的運動方向與本輪本身沿均輪運動的方向相反而速度相同；而行星在本輪上的運動方向則與本輪本身在均輪上的運動方向相同而速度不同。本輪 — 均輪模型比同心球模型更為簡單，它能夠更好地解釋日、月距離的變化和行星不規則的視運動現象。
在古希臘的天文學中，基本上還是 “地心說”占據了主導地位。但在古希臘時代也有天文學家曾經提出過日心地動學說，他就是亞歷山大里亞的天文學家阿里斯塔克斯，阿利斯塔克可謂是 “日心說”的先驅。他提出，并不是日月星辰繞地球轉動；而是地球與星辰一起繞太陽轉動。他的這個認識可以看成是畢達哥拉斯學派的 “中心火”理論的繼承和發展，阿利斯塔克只不過是將太陽放在了中心火的位置上。阿利斯塔克的觀點對很多年以后尼古拉·哥白尼創立 “日心說”有直接影響。但在當時的古希臘，這個天才的看法并沒有被人們接受。阿利斯塔克另一個重要的天文學成就是進行了太陽、月亮與地球之間距離以及相對大小的測量，在他的天文學著作《論日月的大小和距離》中，記載了這項工作和得到的相應測量數據。
事實上，早在1720年埃德蒙·哈雷（Edmund Halley）和1744年讓-菲利普·德·查索（Jean-Philippe de Chéseaux）已獨立指出，假設無限空間均勻地充滿恒星將導致夜間天空與太陽本身一樣明亮的預測；1826年，德國天文學家海因里希·奧伯斯(Heinrich Olbers)進一步闡述了這一難以解釋的矛盾：如果宇宙在空間上是無限的，且均勻地分布著恒星，則在這些恒星的照耀下，地球上的夜空應當無限亮。即便考慮星際塵埃的消光效應，以及遠處的恒星被近處的恒星遮擋，夜空至少應該和太陽表面一樣亮。直觀上可以這樣理解，如果無限宇宙中均勻分布著恒星，那么當你仰望夜空，你的每一條視線最終必然會遇到一顆明亮的恒星。這意味著無論你往哪里看，天空應該與恒星表面一樣明亮。這明顯與實際情況不符，這個矛盾被稱為奧伯斯悖論。鑒于宇宙似乎是均勻的，那在其他假設中，必定有一個或兩個是錯的：要么宇宙的大小是有限的，要么它會隨著時間的推移而演化。也就是說，宇宙應該不是無限靜態的。
演化
最早階段
最早階段即10-32秒之前。假設宇宙時空是連續的，再加上宇宙的空間膨脹、背景輻射等觀測結果限制，用廣義相對論逆推，可得出大爆炸發生于138億年前。以大爆炸時刻作為計時起點，所有物質堆積在一個密度、溫度及能量趨于無限大的奇點。但這不符合量子物理學原理。現有的物理定律不能確切描述宇宙從時間0～10-44秒的量子混沌情況。此階段超出迄今大多數粒子物理實驗范圍，主要是理論研究活躍的領域，以及新的精確天文觀測檢驗。一個可能考慮的宇宙圖像是，或許并非一個而是多個 “平行宇宙” 從先前的物質時空產生，各自很快地發展。我們的宇宙自行演化，與其他宇宙沒有物理聯系。
馬克斯·普朗克時代
從大爆炸到10-43秒稱為普朗克時代（Planck epoch），那時的溫度極高，以致自然界四種基本相互作用力（電磁力、引力、弱核力、強核力）是（不可區分的）統一的基本力。電磁力和引力的作用范圍無限大，電磁力的強度是引力強度的10倍，但電磁力僅在帶電粒子之間起作用，而引力在一切有質量粒子之間起作用。弱核力和強核力僅在原子核內短程起作用。弱核力負責原子核的放射性衰變（例如原子核中的中子衰變為質子、電子和反中微子）以及有中微子參與的相互作用，強核力把質子和中子束縛在原子核內，其強度最大。對于馬克斯·普朗克時代的極高溫狀況，由于量子效應，廣義相對論不適用，物理學對此甚少了解。“新物理學” 嘗試對其過程的某些模型提出過不同的建議，如提出哈妥－斯蒂芬·霍金初始狀態（Hartle-Hawking state），以及試圖結合量子力學和廣義相對論為萬有理論的弦理論（string theory）等。
大統一時代
從大爆炸后的10-43秒到10-36秒，宇宙經歷大統一時代（grand unification epoch）。由于宇宙的空間膨脹和變冷，四種基本相互作用力先后彼此分開，可認為是類似于普通物質凝集和凍結的 “相變”。引力分開后的物理學由其余三種力的大統一理論（grand unified theory, GUT）表述。此時代產生重子（baryon，包括質子、中子及更大質量的基本粒子）多于反重子（反質子、反中子等）的不對稱性，結果導致今天宇宙中的正物質遠多于反物質。否則，在宇宙進一步膨脹冷卻過程中，重子和反重子就會全部湮滅，不會留下現在的（重子）物質世界。這種轉變也觸發接續的宇宙暴脹。
暴脹時代
在大爆炸后約 10?32 秒之前，宇宙經歷在空間各方向的迅猛膨脹 —— 暴脹時代（inflationary epoch）。早期宇宙的線度暴脹至少 103?（可能更多）倍，體積增大至少 10??倍。空間的迅猛膨脹意味著大統一時代留下的基本粒子稀疏地遍布宇宙。暴脹結束后，宇宙演化開始用原先的大爆炸理論，即暴脹僅對標準模型的極早期做了修改。重要的是，暴脹的只是空間，因而粒子之間的距離變大了，但不涉及粒子的運動，運動速度仍然不會快于光速。暴脹可以解釋當前宇宙的許多特性，若沒有一個暴脹時代，有些觀測現象則很難理解。
暴脹理論預言的時空幾何是平直的、密度參數Ω?=1 的（平直）開宇宙。這意味著背景輻射在宇宙各方向保持平行，有足夠的物質和能量保持宇宙是平坦的。暴脹解釋了一些尚未有合理答案的問題：為什么宇宙各向同性，為什么宇宙微波背景輻射那么均勻分布，為什么宇宙空間那么平坦。
弱電時代
大爆炸后10?3?秒到10?12秒是弱電時代（electroweak epoch）。在宇宙溫度足夠高時，電磁作用與弱相互作用是合并為單一的弱電相互作用的（>100GeV）。強力從弱電力分出時，弱電時代開始。某些宇宙學家認為該事件發生在暴脹時代初，約大爆炸后10?32秒，暴脹宇宙學家則認為該事件發生在大爆炸后10?3?秒，即由于暴脹場的巨大潛能，再衍生出夸克-膠子的濃密等離子體時。弱電時代的粒子相互作用能量足夠強，生成很多奇異粒子（W、Z 玻色子，Higgs 玻色子等）。
早期階段
早期階段即頭38萬年以及隨后1.5億年的“中世紀”。暴脹結束后，宇宙中充滿夸克 — 膠子等離子體。人們對此之后的早期宇宙物理學了解得較好，夸克時代涉及的能量與人們目前對物理基本原理的理解一致。如果超對稱（supersymmetry，SUSY）是我們宇宙的本質，那么它對應的能量必然不低于弱電對稱破壞能量 1TeV（=1012eV，弱電對稱標度）。目前沒有證據顯示超對稱理論是否正確。超對稱性的直接確認需要在對撞機實驗中尋找超對稱粒子，例如大型強子對撞機（LHC）。LHC 至今沒有發現除希格斯玻色子以外的以前未知的粒子，而希格斯玻色子是標準模型的一部分，因此沒有超對稱的證據。
夸克時代
大爆炸后 10?12 秒到 10??秒是夸克時代（quark epoch）。這時宇宙溫度降到一定的程度，暴脹的 Higgs 場破壞了弱電對稱，四種基本相互作用力都成為現在的獨立形式。在夸克時代，宇宙中充滿了熱夸克 — 等離子體，包括夸克、輕子和它們的反物質。基本粒子有質量，但宇宙溫度仍太高，不允許夸克結合在一起形成強子。強子（hadron）是一種亞原子粒子，所有受到強相互作用影響的亞原子粒子都稱為強子，包括重子（baryon）和介子（meson）。重子由三個夸克或三個反夸克組成，包括質子和中子等，其自旋總是為半整數。介子推由一個夸克和一個反夸克組成，其自旋總是為整數。
強子時代
從大爆炸后的 10??秒到 1 秒是強子時代（hadron epoch）。起初，組成宇宙的夸克 — 膠子等離子可形成強子 / 反強子對，但隨著溫度降低，不再產生強子 / 反強子對，大多強子與反強子在湮滅反應中消失。約在大爆炸后的 1 秒，湮滅過程結束，留下少量強子，主導宇宙中的可見物質。中微子退耦（neutrino decoupling，指中微子不再與重子物質相互作用）并開始自由地在空間運動。直接探測中微子背景輻射遠超出現有的中微子探測器的精度范圍。然而，從大爆炸核合成預言的氦豐度和宇宙微波背景各向異性，可得出很強中微子背景的間接證據。
輕子時代
從大爆炸后 1 秒到 10 秒是輕子時代（lepton epoch）。到強子時代結束，大多強子與反強子相互湮滅，留下輕子（lepton），即不參與強相互作用、自旋為半整數的粒子，包括電子、μ 子、中微子，與反輕子一起為宇宙主導物質。大爆炸后約 10 秒，宇宙溫度降到不能再生成新的輕子 / 反輕子對，大多輕子與反輕子在湮滅反應中消除，留下少量殘余輕子。
光子時代
從大爆炸后 10 秒到 38 萬年是光子時代（photon epoch）。在輕子時代結束時，大多輕子和反輕子湮滅后，宇宙的能量由光子主導。原子核在光子時期開始的幾分鐘由核合成產生，因此在光子時期宇宙中包含了由原子核、電子和光子組成的高溫且致密的等離子體。這些光子頻繁地與帶電的質子、電子、核子相互作用，延續到大爆炸后的 38 萬年。
輕元素核合成時代
從大爆炸后10秒到約 103 秒是輕元素核合成（nucleosynthesis of light elements）時代。在光子時代期間，宇宙溫度就降到可以開始由早期的質子（p）和中子（n）逐步核反應形成穩定的原子核氦?He，及少量氘（D=2H）、氦 3He、鋰?Li，還有不穩定的氚（T=3H）、鈹?Be，但后來衰變為?He 和?Be。從大爆炸開始后 100 s 左右發生的核合成，文獻上常稱為大爆炸核合成（Big Bang nucleosynthesis），就是 S. 溫伯格在《最初三分鐘》書中所描述的。其后的一段核合成時間最多持續約 17 分鐘。到此時，所有中子都結合進了氦核。此后，宇宙的溫度和密度不足以滿足核聚變所需要的條件。中子結合到氦核是宇宙中元素起源和演化非常關鍵的一步。一個處于自由狀態的中子是不穩定的，平均壽命只有 15 分鐘不到就會衰變成質子。照這樣下去，大爆炸產生出的中子很快會全部消亡。若沒有中子結合到氦核這個機制在短時間內及時 “收容” 中子，那么宇宙中除了氫以外的元素都不會存在，也就不會有今天地球上的萬物乃至我們人類本身。至此留下的質量豐度為：氫 1H 約 75%，氦?He 約 25%，氘 D 和氦 3He 約 0.01%，以及痕量（約 10?1?量級）的鋰。
復合時代
約在大爆炸后 37.7 萬年，由于宇宙溫度和密度降低，自由電子和帶正電的氫、氦核首先結合為氫、氦離子。很快地，自由電子被離子俘獲而形成電中性的原子，此過程稱為 “復合（recombination）”。在復合結束時，宇宙中的大部分質子束縛于中性原子。此時，光子的平均自由程變為無限，即光子可以在宇宙中幾乎通行無阻，即通常謂之 “光子退耦（photon decoupling）”。宇宙因此變為透明。退耦時存在的光子就成為我們觀測到的背景輻射（cosmic 微波 background radiation，CMBR），表明宇宙由于空間膨脹而大大變冷。
輻射為主和物質為主的兩大時期
宇宙暴脹之后直到大爆炸后約 4.7 萬年是輻射為主時期（radiation-dominated era）。早期宇宙動力學由輻射（通常指相對論性運動宇宙成分，主要是光子和中微子）主宰?。在輻射為主時期，輻射連續地與物質相互作用，輻射和物質耦合在一起。它們隨空間膨脹而一起冷卻，光子因紅移而能量減小，輻射移向長波。由于這時溫度還很高，電子的能量很大，不能與原子結合為中性原子，宇宙總體是大致等量的帶正、負電荷粒子的等離子體。這期間，很多重要事件確定了現在的宇宙性質。例如，反粒子和幾乎所有正粒子湮滅，留下少量的正粒子來 “建造” 我們今天的宇宙。
大爆炸后約4.7萬年到98億年間是物質為主時期（matter-dominated era），這個時期物質的能量密度超過輻射的能量密度和真空能量密度。在早期階段約4.7萬年（紅移3600）直到37.8萬年（紅移1100）期間，宇宙對輻射仍是“光學厚的”，但質量能量密度超過輻射能量密度。雖然37.8萬年這一時間點非常接近復合時間，但認為是輻射為主時期結束時刻是錯誤的。隨后，宇宙變為對輻射透明，物質為主時期延續到98億年才結束。
黑暗時期
大爆炸后 38 萬年到約 1.5 億年（現在也有認為持續到更晚的時間）是黑暗時期（dark ages）。此時期宇宙背景輻射溫度從 4000 K 冷到約 60 K。在光子退耦之前，宇宙中的大多光子在光子 - 重子流體中與電子和質子相互作用，宇宙是不透明的或 “霧氣的”。雖然存在光，但是紅移很大，我們無法用望遠鏡觀測到，因而該時期的宇宙是 “黑暗的”。宇宙中的重子物質由電離的等離子體組成，僅在復合期間獲得自由電子才變為中性，因此釋放光子而產生宇宙微波背景輻射。當光子釋放（或退耦）時，宇宙才變為透明。此時，唯一的輻射是中性氫的波長 21 cm 射電。目前人們在努力探測這種微弱輻射，因為它是一種重要信息，甚至可以比微波背景更有利于研究早期宇宙。
大尺度結構形成階段
大尺度結構形成階段即從 1.5 億年到現在直至 1000 億年后，包括恒星和星系等天體的形成演化。星系、星系團和超星系團的空間分布顯示宇宙存在大尺度結構（large - scale structure）。在物理宇宙學中，大尺度結構形成階段研究怎樣從最早小的密度漲落所致引力不穩定性形成了星系和大尺度結構。現代的 Λ - CDM 模型（即 Λ - 冷暗物質模型）成功地預測了星系、星系團和巨洞的大尺度觀測分布，但在個別星系尺度上，由于涉及強子物理、氣體加熱和冷卻、恒星形成和反饋的高度非線性過程，還存在很多困難。通過極深空觀測和計算機模擬了解星系形成過程是現代宇宙學的重要課題。
對于宇宙很早期，可利用諸如暴脹機制來確定宇宙的初期條件：均勻、各向同性和平直。暴脹把早期的微小量子漲落放大為過密和過稀的密度漣漪。在輻射為主時期，引力勢漲落保持不變，而大于宇宙視界的密度漲落正比于標度因子增長。隨著空間膨脹，由于光子能量紅移，輻射密度減小快于物質密度，導致大爆炸后約 5 萬年時宇宙由輻射為主轉變為物質為主。之后，所有暗物質漣漪會自由增長，后來形成有重子落入的 “種子”。這時，宇宙學尺度則形成朝著大紅移的可測物質冪律譜的轉折。
隨著宇宙的快速膨脹和冷卻，在復合時代后，宇宙微波背景有密度和溫度的不均勻變化。變化雖然很小，卻很重要，把前期形成的 “種子” 發展成為復雜的層次結構：較小的引力束縛結構形成諸如包含首批恒星和星團的物質峰，后來與氣體和暗物質合并而形成星系、星系團和超星系團，隨之可以發生幾代恒星和星系及星系團演化。此階段從大爆炸后 1.5 億年延續到其后約 1 千億年后的漫長時間，是我們的宇宙最輝煌燦爛的演化階段。
久遠未來階段
久遠未來階段即恒星形成終止后的可能命運。對于宇宙久遠未來的可能演化和最終結局，有以下幾種尚存爭議的情況久遠未來將會發生什么。主要取決于諸如宇宙學常數、質子衰變和標準模型外的自然規律等物理常數或物理性質。
宇宙熱寂死亡(heat 死亡 of the universe)
在宇宙空間無限膨脹的情況下，能量密度會一直減小。在約 103?年之后，宇宙將停止恒星和星系的形成。至于那些仍然存在的恒星，由于自身核燃料的逐漸枯竭，其溫度和光度逐漸下降，直到核燃料完全耗盡，恒星死亡為止。按某些大統一理論，至少在 103?年之后，質子衰變會轉變殘余星際氣體和恒星殘骸為輕子（如正、負電子）和光子，之后，某些正、負電子重組為光子。當所有質子都完成衰變后，宇宙中僅有黑洞占主導地位，以及一些輕子和光子。這時所有物質坍縮到黑洞，然后經斯蒂芬·霍金輻射而極其緩慢地長時間蒸發。目前還不知道這個過程需要的時間。2008 年 6 月 美國航空航天局 發射了 伽馬射線廣域空間望遠鏡 衛星，其任務之一是尋找蒸發黑洞發射的 γ 射線。另一方面，熱力學第二定律預言到約 101??年后，宇宙將達到熱力學平衡，屆時可能根本沒有什么結構了。
大撕裂（big rip）
大撕裂是 2003 年出現的一種宇宙論假說，依賴于宇宙中暗能量的作用。當暗能量足夠大時，宇宙膨脹率無限地繼續增大，諸如星系團、星系、太陽系等引力束縛體系都將被撕開。膨脹如此之快，結果就如同克服了把分子和原子束縛在一起的電磁力那樣。最終，甚至原子核也被撕開，宇宙終結于一個反常的引力奇點。
大擠壓（big crunch）
大擠壓是另一種關于宇宙宿命的假說。與大撕裂情況相反，它主張空間膨脹到某點會反變為坍縮，重新回到宇宙初期那種熱而密的狀態。雖然大擠壓未必意味著振蕩宇宙，但需要加入諸如循環模型需要的宇宙振蕩等要素。但現有的觀測顯示，宇宙膨脹會繼續下去，甚至加速。
真空不穩定性
習慣上，宇宙學假定宇宙是穩定的。但是，量子場理論中允許假設一種假真空（false vacuum），實際上是一種壽命很長的亞穩態（metastable state），在宇宙的某時空點會自發地坍縮到較低能態、更穩定的 “真真空（true vacuum）”，之后從該點以光速向外膨脹。
物理性質
大小
1.根據《自然系統的物理學原理》中的公式的計算結果，宇宙的總質量為1.6×10千克。
2.沒有計算宇宙系質量的公式，使用銀河系作為參考。
銀河系的總質量 =2100億倍太陽質量=2100億×1.989×1030千克=4.1769×1041千克
銀心黑洞的總質量=1000億倍太陽質量=1.9890x1041千克，即銀河系的質量大概是銀河系中央黑洞質量的2倍。
因此，以此類推得到：宇宙系總質量 =2×1.6x1053千克 =3.2×1053千克。
3.計算宇宙黑洞的視界直徑。視界直徑Ф=2×R（半徑）=2×2GM/c2（M是質量，G是引力常數，c是光速）=（4×6.67×10-11×9.6×1053）÷2997924582=2.85×1027米≈2850億光年
注：1光年=299792458×3600×24×365.24=2.99792458×108×3.1556736×107=9.46047145×1015米
4.可觀測宇宙的直徑計算公式為Φ=2×3.326（宇宙膨脹倍數）×138.3億光年，計算結果約為930億光年。此外，可觀測宇宙的體積約為3.57×10??立方米。
5.宇宙系的實際直徑。宇宙系實際有多大我們不知道，但是我們知道銀河系有多大，銀河系的直徑有12萬光年，半徑有6萬光年，假設質量為m的天體在銀河系的邊緣以速度v繞銀心做圓周運動，另一個質量也為m的天體在宇宙系的邊緣也以速度v繞宇宙系中心做圓周運動，根據萬有引力等于向心力可知：
G×M銀×m/R銀2=mv2/R銀
GxM宇×m/R宇2=mv2/R宇
也就是說，銀河系與宇宙系的半徑之比等于他們的質量之比。
宇宙系的直徑Ф=3.2×1053千克/（4.1769×1041千克）1×2萬光年=7.66118×1011×12萬光年=9.193416×1012萬光年=9.193416×108億光年≈9.2億億光年
6.距離宇宙系最近的其他宇宙的距離。仙女座星系是距離銀河系最近的大星系，距離地球約254萬光年，直徑達16萬光年，假設銀河系和仙女座星系的直徑都是14萬光年。
距離宇宙最近的宇宙的距離：9.193416億億光年×（254÷14）≈166.8億億光年。
上面的計算所用到的一些數據可能并不準確，但應該不會影響兩個主要結果：一是宇宙的實際大小比觀測到的部分大幾百萬倍；二是可觀測部分的宇宙的外圍有一個很大的空洞環，這個空洞環是宇宙加速膨脹的主要原因。
參考資料：
年齡
哈勃空間望遠鏡定律告訴我們如何去計算各星系離開我們的速度，由此我們便能夠預言它們在10億年、100億年以后的位置。當然我們也能采用同樣的推理方法追溯過去。追溯過去的時間，勢必發現各星系越來越近，直到最后它們回復到宇宙處于初始條件(不管是什么樣的條件)時的階段。各星系返回到初始時刻所需的時間，就是宇宙的年齡，我們也可將宇宙年齡定義為宇宙從某個特定時刻到現在的時間間隔。我們可以根據哈勃定律計算出這年齡的大小現已證明，這年齡就是哈勃空間望遠鏡常數H的倒數，大約為180億年。由于這個數字是在假定整個宇宙歷史中星系的退行速度一直是恒定不變的情況下獲得的，所以必須加以修正由于退行速度受到萬有引力的制動作用一直在逐步地減慢，所以宇宙應該較為年輕，年齡約為150億年。這與上節的結論是一致的。由哈勃常數獲得的宇宙年齡又稱為哈勃年齡，它是指哈勃觀測到的從宇宙發射出的光線的年齡。現代觀點認為哈勃年齡是宇宙年齡的上限，可以作為宇宙年齡的某種度量。我們通常所說的宇宙年齡，是指大爆炸以后逝去的時間，也就是宇宙標度因子為零起到現在的時間間隔。我們不能排除存在一個爆炸前時期的可能性，但對此我們基本上無話可說。
2000年8月8日，國際天文學聯合會發出公告，由多國天文學家合作，采用5種不同方法研究宇宙的年齡，其中4種方法均得出宇宙起源于140億~150億年前的結論如果宇宙的密度足夠大，那么宇宙膨脹的速率由于引力的作用會越來越小，最終使膨脹速率變為零，宇宙停止膨脹。這種情況一旦發生，宇宙就會在自身引力的作用下開始收縮。這種收縮一開始是很慢的，但以后會越來越快，最后回到大爆炸前的物質形態，并再次發生大爆炸。如果這種循環可以一再發生，我們的宇宙就成為一個振蕩宇宙。這時，談論它的年齡還有意義嗎?宇宙振蕩的周期更能反映宇宙演化的時間特性2013年2月，賓夕法尼亞州立大學的天文學家公布了他們找到的一顆距地球僅190光年的編號為HD 140283的亞巨星，其測定的年齡高達144.6億年，誤差為8億年。而2013年3月，歐洲航天局根據“普朗克”探測器提供的數據，將宇宙的精確年齡修正為138.2億歲。
時空
時空一般只是指時間與空間，時間的一維性與空間的三維性共同構成了吿講槍覽嶼桐類生存于其中的四維時空。但是，這只是人類所感知與認識的時空關系，若將其推而廣之，應用于整個宇宙空間，則會帶來一系列不適，難以自洽，甚至完全抵觸。比如，對于量子糾纏所表現出的量子間大尺度糾纏現象，就難以與人類已知的時空觀對應;又如，對于原子內部的原子核與電子間的空間運動，若以人類已知的時空觀，也無法理解電子軌道的虛擬性。當然，若將對宇宙的認識由人類的時空概念構建轉換為多重宇宙構建，更會得出另外的一個時空觀。
加利福尼亞州大學伯克利分校的理論物理學家野村泰紀就明確提出，在多重宇宙中并不存在時間概念。他認為:“我們感受到的時間實際上是從物體之間的關聯(例如棒球的位置和鐘表的表針之間的關聯)中涌現出來的。根據這種圖景，多重宇宙狀態是根據量子力學的一種特定的數學條件(也就是歸一化條件，指的是量子系統的性質雖然要用概率描述，但所有可能情況的概率加在一起，一定還是等于1的)挑選出的。時間是多重宇宙(本身是穩恒)的一個分支中涌現出來的局部概念，在這些分支中，初始條件看似是精細調節的。然而，在最基本的層次上是不存在精細調節的，整個多重宇宙的狀態僅僅是根據量子力學的歸一化條件挑選出的。
實際上，這種狀況與氫原子(或者任何量子力學中的束縛態系統)類似。我們都知道，按照經典力學，氫原子是不可能存在的--因為電子繞核運動時會發出同步輻射，任何一條軌道都是不穩定的。不過，在量子力學中，原子的電子可以穩定地待在一系列特定的離散軌道上，也就是電子能級。從經典物理的角度看，這些軌道都是(極度)精細調節的，但按照量子力學，這些軌道只是源于一種特定的自治條件。我們可以說，氫原子之所以存在就是由于量子力學機制。量子多重宇宙的狀況可能與此類似--多重宇宙的存在是由量子力學控制的，從經典的角度看可能是精細調節的，但實際上并不是。
野村泰紀還認為，多重宇宙無法對應真實空間，只是存在于概率空間中，他說:“我們的宇宙可能對應著許多個分支，這些分支代表著這個宇宙中進行的物理實驗產生的不同結果。類似的，一個分支也可能包含著多個宇宙，這些宇宙可以互相發生碰撞。量子多重宇宙圖景指出，根據阿爾伯特·愛因斯坦廣義相對論預言的無限多個氣泡宇宙只是共存于概率空間中(而不是存在于一個真實空間里)。多重宇宙假說到目前為止仍然只是假說，但近年來對于宇宙空間的探討從另一個維度取得了實質性進展，這就是額外維空間的驗證。
早在20世紀初，理論物理學家就著手研究四維時空之外是否還存在著更高維度的空間，亦即是否存在著額外維。德國數學家及物理學家西奧多·卡魯扎與瑞典物理學家奧斯卡·克萊因創立[57]認了“KK理論”，提出了“五維世界”的構造(圖9-7)，為在這個空間維度上存在著四維粒子的伴生粒子“KK粒子”而且，額外維的尺度應當等于或小于10米，但這又導致KK粒子無法被檢測到，只能是理論中的存在。20世紀60年代后，隨著弦理論和膜世界假說的提出，額外維的研究得以推進，尤其是近年來對雙黑洞合并以及引發的引力波探測的研究，為額外維研究奠定了天體物理實驗基礎。對2019年探測到的雙黑洞合并引發的GW190521引力波的研究表明，兩個黑洞的質量都明顯不符合恒星演化模型所給出的理論質量，有研究者認為，其原因在于在恒星向黑洞演化過程中，其額外維空間中的KK引力子形成了標準模型外的能量耗散方式，使一些黑洞的質量與標準模型無法吻合。
另外，在對GW170817引力波與其電磁對應體的探測中發現，該引力波與電磁波到達地球的時間有明顯誤差，引力波較電磁波提前1.74秒到達。從理論上看，兩者既然都以光速行進，不會產生如此明顯的差異。因此，研究者認為兩者極有可能采用了不同的行進路徑。根據膜世界假說模型，電磁波只能在膜上傳播，而引力子是可以在額外維中傳播的，這兩種波到達地球的不同速度如果就是傳播路徑的不同而導致的，便可以證明額外維的存在。
到目前為止，關于額外維還處在假說階段，一些關鍵性問題并未得到答案，比如，額外維假說認為引力可以在整個高維時空中傳遞，隨著維度的增加，引力力度稀釋所帶來的一系列問題就難以解決;又如，額外維的尺度如果要達到高維時空中的基本特征尺度其維數就要達到26維，這種巨大數量級差異同樣無法解決等。在理論問題尚未解決，也可能永遠無法解決的情況下，認識宇宙中的時間與空間，應當立足三個視角：
一是人類自身的視角。人類所處的就是四維時空，但這個四維時空是人類為了認識與把握所處世界的需要自行設定的，無法適應于整個宇宙。
二是無主體視角。拋開一切現實或非現實存在的視角，以一個真正旁觀者的身份俯身觀察，就會發現所謂時間與空間其實并不存在，整個宇宙就是各種存在形態不斷組合、排列的結果，無往無來，無在無不在，一切都在不確定之中。
三是泛主體視角。從不同的主體出發，也會發現一切存在都有其特定方式，物質世界、反物質世界、暗物質世界都是如此，再具體到具象的各種存在狀態，同樣如此。
形態
由時間光錐、譜線紅移、廣義相對論原理，經過分析推理，得到了時間梨形、字宙大爆炸推論。按照邏輯思維的特性，這一推論無疑應該是正確的。正確的認識是經得住實踐檢驗的。大爆炸理論最有說服力的實踐檢驗證據是由貝爾電話實驗室的阿諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜所發現的宇宙微波輻射。1965年，他們在新澤西州克勞福特山上檢測一個非常靈敏的微波探測器時，在7.35cm波長上，意外探測到一種微波噪聲。無論天線轉向何方，無論白天黑夜、春夏秋冬，這種神秘的噪聲總是持續而穩定，相當于3K的黑體發出的輻射。彭齊亞斯和威爾遜所發現的各向同性的3K輻射，正是大爆炸1%s時那鍋1000億度的“字宙湯”膨脹、冷卻到今天所應該“放涼”的溫度，是當年的“爆炸之光”紅移到微波波段的波長，是遠古留下來的“輻射化石”。斯蒂芬·霍金描繪的我們的宇宙形態如圖1。同時，他也提供了其他的宇宙形態(圖2)。
圖2所描述的我們的字宙狀態，其實是一個由時間軸和宇宙的一個截面構成的時空發展躁簌洼糾覺狀態，絕不是指我們宇宙的整體形態。在描述我們的宇宙膨脹狀態時，霍金用一個正在被吹脹的氣球做比方，他說:"這種情況很像一個畫上好多斑點的氣球被逐漸吹脹當氣球膨脹時，任何兩個斑點之間的距離加大，但是沒有一個斑點可以認為是膨脹的中心并且斑點相離得越遠，則它們互相離開得越快。"斯蒂芬·霍金用吹脹氣球的比方很可能僅用來描述膨脹時星系的相離狀態，而非是對我們宇宙的整體比擬。有科學家提醒人們注意，不要聽信吹脹氣球的比喻，因為我們的家到學校的距離不會因為宇宙的膨脹而膨脹，太陽系不會膨脹，銀河系也不會膨脹，處于同一個本星系團的仙女座星系還在向我們靠近。宇宙膨脹的運動只發生在彼此獨立、幾乎不受互相引力影響的大尺度星系團之間。所以，我們的宇宙整體應該像正在綻放的禮花，隨著禮花的綻放，點與點間的距離大部分處于越來越開的狀態(圖3)。
組成
宇宙由三部分組成：普通物質（5%）、暗物質（27%）和暗能量（68%）。科學家在宇宙中觀察到的一切，從人到行星，都是由普通物質構成的，這些物質我們可以看到。物質被定義為任何具有質量并占據空間的物體。但宇宙中還有比我們所能看到的物質更多的東西。暗物質和暗能量是影響和塑造宇宙的神秘物質，科學家正在試圖弄清楚它們的本質。
普通物質
普通物質構成了我們能直接觀察到的一切。我們可以用自己的眼睛在可見光下看到它，也可以通過望遠鏡來探測我們看不到的光，比如紫外線或紅外線。大多數普通物質是由原子組成的，而原子是由質子、中子和電子構成的。普通物質以氣體、固體、液體或等離子體的形式存在。雖然普通物質在日常生活中無處不在，但只占整個宇宙的 5%。
暗物質
和普通物質一樣，暗物質占據空間并擁有質量，但幾乎不會反射、吸收或輻射光線。雖然科學家已經測量出暗物質約占宇宙的 27%，但目前還不能確定暗物質究竟是什么。有幾種暗物質的候選者，它們幾乎不與普通物質相互作用，比如弱相互作用大質量粒子、軸子。
直到 20 世紀，天文學家才知道暗物質的存在。20 世紀 30 年代，瑞士天文學家弗里茨·茲威基在研究包含 1000 多個星系的后發星系團時創造了 “暗物質” 這個詞。星系團內星系運動的速度取決于星系團的總質量和大小。茲威基注意到，后發座星系團中的星系運動速度比觀測到的星系團總質量所能解釋的要快 —— 意味著存在看不見的物質提供了質量，使得星系運動得更快。
20 世紀 70 年代，美國天文學家維拉?魯賓通過研究單個星系的旋轉，證實了暗物質的存在。她和她的同事們發現，星系總質量中包含由看不見的暗物質提供的質量。如今，科學家對暗物質的探索仍在繼續，已經確定暗物質不是由已知的粒子構成。暗物質存在于一個遍布整個宇宙的網狀結構中 —— 這是一個巨大的引力支架，吸引了宇宙中大多數普通物質，塑造了宇宙的大尺度結構。
暗能量
暗能量約占整個宇宙的 68%，科學家對暗能量的了解甚至比暗物質還少，暗能量的本質到底是什么仍然是宇宙學中的最大謎團之一。但是像暗能量這樣的東西必須存在，才能解釋宇宙的加速膨脹。自20世紀 20 年代末，天文學家就知道宇宙正在膨脹。人們一直認為，宇宙的物質會減慢它的膨脹速度。因為質量產生引力，引力必定減緩膨脹。
1917年，阿爾伯特·愛因斯坦在研究廣義相對論導出的一組引力方程式時，發現方程式的結果都預示著宇宙在做永恒的運動，這個結果與愛因斯坦的宇宙是靜止的觀點相違背。為了使這個結果能預示宇宙是呈靜止狀態，愛因斯坦又給方程式引入了一個外加項，這個外加項被稱為“宇宙常數”。1997年12月，作為“大紅移超新星搜索小組”的成員，哈佛大學天文學家羅伯特·基爾希納根據超新星的變化，發現宇宙的膨脹速度非但沒有在自身重力下變慢，反而在一種看不見的、無人能解釋的、神秘力量的推動下越來越快。這時，宇宙學家作了一種猜測，假設宇宙中有某種物質，這種物質是人類還未認識到的固態、液態、氣態、“場態”之外的另一種物質的存在狀態。由這種物質不同于普通物質的一切屬性及其存在和作用機制，科學家將它稱為“暗物質”，將其具備的作用稱為“暗能量”。
通過哈勃空間望遠鏡觀測發現，事實上宇宙是在不斷膨脹著，這一觀測結果與引入“宇宙常數”之前的引力方程的計算結果相符合。阿爾伯特·愛因斯坦得知“實際上的宇宙是在膨脹著的”這個消息后非常后悔，他曾說過:“引入宇宙常數是我這一生所犯的最大錯誤!”現在看來，他的結論下得過早。那個快被人們遺忘的“宇宙常數”，可能預示著宇宙中存在著某種“巨大的東西”這個東西可能就是 “暗能量”通過哈勃空間望遠鏡觀測發現，事實上宇宙是在不斷膨脹著，這一觀測結果與引入“宇宙常數”之前的引力方程的計算結果相符合。愛因斯坦得知“實際上的宇宙是在膨脹著的”這個消息后非常后悔，他曾說過:“引入宇宙常數是我這一生所犯的最大錯誤!”現在看來，他的結論下得過早。那個快被人們遺忘的“宇宙常數”，可能預示著宇宙中存在著某種“巨大的東西”這個東西可能就是 “暗能量”。
在新世紀之初，美國國家研究委員會發布了一份題為《建立夸克與宇宙的聯系:新世紀11大科學問題》的研究報告，科學家們在報告中認為，暗物質和暗能量應該是未來幾十年天文學研究的重中之重，“暗物質”的本質問題和“暗能量”的性質問題在報告所列出的11個大問題中分列為第一位、第二位。
美國航空航天局在軌道中運行的威爾金森微波儀探測衛星收集到的材料也證明超新星在發生同樣的變化。這些變化的含義的確令科學家忐忑不安，因為這將預示著阿爾伯特·愛因斯坦、霍金等理論家可能都錯了，影響并決定整個宇宙的力量不是引力和重力等已知作用力，而是以“宇宙常量”形式存在的“暗能量”和“暗物質”。因此有人認為，暗能量在宇宙中更像是一種背景和一種“超導體”，它就像是空氣相對于人類或者是大海相對于魚兒一樣，故而在宇宙物理學上它的確表現得更像一個真空，因此也有人把“暗能量”稱為“真空能”。
如果 “暗能量”就是“真空能”，那么真空就應該具備某種力的特征和力的屬性。如果真空一旦被證明具備力的屬性，那么“真空力”就成為獨立于萬有引力、電磁力、強力和弱力之外在自然界中普遍存在著的第五種自然作用力，即“第五種力”由此而來，真空可能就是物理學史上已經被拋棄的“以太”而“以太”就是真空的某一種效應。宇宙暗能量的基本特征是具有負壓，而對于通常的能量(輻射)、重子和冷暗物質，壓強都是非負的，因此，這種未知的負壓物質主導著我們的宇宙。宇宙的運動都是旋渦型的，所以暗能量總是以一種旋渦運動的形式出現，我們稱為暗能量旋渦場。
粒子
宇宙的組成包括從外層空間入射到地球的高能粒子，加上它們在穿過大氣層時產生的次級粒子。對它們的研究在物理學中有一個特殊的位置，不僅因為其自身的價值，也因為宇宙線研究對探索基本粒子以及它們的相互作用方面已經起到的 —— 并且還在繼續起著的 —— 開創性作用。我們可以回憶一下，1932年在宇宙線中發現了反物質，當時是通過產生的正電子和e+e?發現的，20世紀40年代末在宇宙線中發現了 π 介子、μ 子和奇異粒子。在1950年以前，宇宙輻射是僅有的高能粒子（能量高于 1 GeV）源。這些發現確實快速推動了大型粒子加速器的建設和與這些加速器聯系的探測儀器的發展，這些發展實質性地擴展了這個領域的范圍，將基本粒子物理置于一個堅實的定量基礎之上。
之后，在20世紀80～90年代，太陽和大氣層中微子的相互作用，發生于比任何加速器或反應器所能達到的尺度大得多的距離之上，揭示了標準模型的第一個裂痕，找到了中微子的味混合和中微子有限質量的證據。這導致了加速器固定靶實驗中的輕子物理在新千年的復興，也導致了徹底的新提案的發展，例如提供高能電子中微子和 μ 子中微子源的 μ 子儲存環的建設。
在最高能量下，TeV 及更高能量范圍的 γ 射線的研究表明其源頭是天空中的點源，似乎在那里發生了宇宙中最劇烈的事件，而對 γ 射線和超高能質子以及更重原子核的密集研究一定都會對粒子加速的機制給出新的線索，也或許會揭示在遠遠超過地球上所能達到的能量上發生的新的基本過程。宇宙線的研究確實仍然是一個非常開放的領域，在這里幾乎每天都能出現新發展和新謎團。
模型
牛頓靜態宇宙模型
艾薩克·牛頓是最早用科學方法研究宇宙學問題的科學家之一。牛頓靜態宇宙模型不單指牛頓本人的宇宙學論述，而是泛指牛頓經典力學體系架構下，研究宇宙整體特性而形成的觀念。牛頓靜態宇宙模型對時間和空間有兩個基本的認識:第一，時間和空間是絕對的，相互獨立的。第二，時間和空間都是無限的。牛頓在《自然哲學的數學原理》一書中寫道:“絕對空間，就其本性來說，與任何外在的情況無關，始終保持著相似和不變。”牛頓的絕對空間是一個與物質無關的存放物質的容器，它在各個方向上都是無限延伸的。在這個無限空間里到處都有天體分布，即使所有物質都沒有了，空間依然存在。牛頓還寫道:“絕對的、真實的、數學的時間，由于它自身的本性，與任何外界事物無關地、均勻地流逝。”他認為時間是所有事物共同依存而又不受任何事物牽連的絕對存在，它無始無終。即使所有物質發展的過程都結束了，時間依然不斷地流逝。絕對空間是靜止不動的，絕對時間是永遠流逝的。空間和時間都永無止境，不存在起源的問題。牛頓靜態宇宙模型很自然地被人們普遍接受，因為它不需要回答以下這樣的問題--宇宙如果有界限，那么界限之外是什么，如果時間有起點，那么起點以前是怎樣的。
廣義相對論模型
1917年阿爾伯特·愛因斯坦發表了論文《根據廣義相對論對宇宙學所做的考查》，提出了一個嶄新的宇宙觀，指出我們可能生活在一個有限無邊界的空間中，描述這個空間的幾何不是歐氏幾何，而是黎曼幾何。在這個宇宙模型里，現實的三維空間是一個無邊界空間，無論向哪個方向運動都永遠走不到盡頭，不可能遇到邊界。宇宙中所有位置都具有同等地位，宇宙沒有中心。但是，由于宇宙中充滿物質，存在引力場根據相對論，宇宙的三維空間是彎曲的、有限的，這就可以擺脫奧伯斯悖論的困境。我們可以將有限無界宇宙和地球表面類比，想象一下地球表面，地表顯然是有限的，可是沒有一個地方是中心，也沒有一個邊界，在地球表面朝任何方向移動，都不會遇到邊界。阿爾伯特·愛因斯坦一開始用引力場方程描述的宇宙是動態的，可愛因斯坦所處的時代，人們普遍認為宇宙應該是靜態的。為了得到一個穩定的靜態宇宙模型，他在引力場方程中加了一個常數項。那個常數被稱為宇宙學常數，可以用來產生一個斥力，以抗衡引力，保持靜態宇宙。
宇宙膨脹理論
1922年，蘇聯數學家杰爾姆·弗里德曼將引力場方程用于均勻并各向同性的宇宙，得到了普遍的動態解。弗里德曼假設宇宙在膨脹，而且膨脹是從物質密度為無窮大的奇點開始的。奇點的解釋是宇宙學中的一個難題它的存在一方面意味著在宇宙的非常早期，不能用經典的時空概念來描述，另一方面意味著宇宙在時間上可能有一個開端。由于空間是根據物質的質量而彎曲的，如果宇宙平均密度p小于某個臨界值p，宇宙將一直膨脹下去，宇宙就是開放的、無限的；R如果平均密度等于臨界密度，則宇宙是p
宇宙大爆炸理論
愛德文·哈勃(Edwin Hubble)在1929年發表了一篇關于星系距離和退行速度之間的關系的論文。這篇論文題為《銀河系外星云的距離和徑向速度之間的關系》，開創了觀測宇宙學領域，揭示了宇宙正在膨脹，并永遠地改變了我們對宇宙的理解。今天很多人都聽說過宇宙大爆炸理論，知道宇宙在膨脹。但是僅僅在一個世紀以前，大多數天文學家都認為宇宙是靜態的。哈勃空間望遠鏡的開創性論文帶來了人類對宇宙認識的轉折點。哈勃發現星系以正比于距離的速度遠離我們--距離我們越遠的星系后退得越快，這為宇宙膨脹提供了觀測證據。
1932年，比利時天文學家勒梅特認為，宇宙的全部物質最初聚集于一個原始原子(亦稱為“宇宙蛋”)，現在觀測到的宇宙是由這個“宇宙蛋”突然爆發而形成的，向四面八方飛奔的碎片漸漸演變成恒星、星系勒梅特最先考慮從膨脹的宇宙模型追溯宇宙的起源，但他未能說明宇宙中的元素是如何形成的。
20世紀末的超新星觀測結果顯示，宇宙在加速膨脹，科學家推斷應該存在一種斥力在驅動宇宙加速，而原本用于抗衡引力的宇宙學常數正好可以作為暗能量的候選者，宇宙學常數再次登上歷史舞臺。
相關研究
清華大學天文系教授蔡崢課題組通過觀測發現，早期宇宙星際間重元素的起源，與大質量星系有著密不可分的關系。該研究成果已于2021年10月發表在國際學術期刊《自然·天文》，為宇宙星際空間重元素起源之謎提供了新的見解。
2022年6月27日，在第二十四屆中國科協年會閉幕式上，中國科協隆重發布10個對科學發展具有導向作用的前沿科學問題，其中包括“宇宙中的黑洞是如何形成和演化的”。
2022年10月，中國科學院國家天文臺利用500米口徑球面射電望遠鏡FAST進行成像觀測，在致密星系群——“斯蒂芬五重星系”及周圍天區，發現了1個尺度大約為兩百萬光年的巨大原子氣體系統，也就是大量彌散的氫原子氣體。這是迄今為止，在宇宙中探測到的最大的原子氣體系統。該成果于北京時間2022年10月19日23點在國際學術期刊《自然》雜志發表。
2023年7月，最廣泛接受的宇宙學模型指出，宇宙是從約138億年前的一次大爆炸開始形成的。但加拿大科學家開展的一項新研究表明，宇宙的年齡可能為267億歲，約為此前認為的兩倍。該研究結論不僅挑戰了主流宇宙學模型，也為所謂的“不可能的早期星系問題”提供了新的解決方案。相關論文刊發于最新一期《皇家天文學會月刊》。
2024年1月，國家天文臺郭琦研究團隊利用斯隆光譜紅移中國空間站工程巡天望遠鏡發現了大質量星系群周圍衛星星系對相對于中央星系有同向運動超出，這與當前宇宙學模型預測的結果有比較顯著的差異，可能意味著我們的宇宙比我們以為的要年輕，這項成果在線發表于最新一期的國際學術期刊《自然-天文》上。
2024年3月8日，網易報道，中國科學院成都分院科學城園區內的天府宇宙線研究中心依托高海拔宇宙線觀測站“拉索”，在天鵝座恒星形成區發現了一個巨型超高能γ射線泡狀結構，這是歷史上首次找到能量高于1億億電子伏的宇宙線的起源天體，為探索銀河系宇宙線起源之謎提供了重要線索。
2024年10月10日，國際科學期刊《自然·天文》在線發表了由中國科學院國家天文臺和德國馬普天文研究所等聯合完成的一項重要科研成果。研究團隊基于國家重大科技基礎設施LAMOST望遠鏡（LAMOST）以及歐洲航天局Gaia衛星數據，發現現存最古老的銀盤結構成分起源于距今約135億年前，對深入理解星系和宇宙的早期起源和演化具有重要意義。
2024年，中國中性氫強度映射中國空間站工程巡天望遠鏡實驗項目“天籟”正式加盟平方公里陣列射電望遠鏡（SKA）。該項目旨在檢驗暗能量射電探測的關鍵技術，通過觀測中性氫原子的21厘米信號及其紅移信號，獲取宇宙的三維物質分布情況，以研究宇宙的膨脹速率。
2024年，中國科學院成都分院科學城園區內的天府宇宙線研究中心依托高海拔宇宙線觀測站“拉索”，在天鵝座恒星形成區發現了一個巨型超高能γ射線泡狀結構，這是歷史上首次找到能量高于1億億電子伏的宇宙線的起源天體，為探索銀河系宇宙線起源之謎提供了重要線索。
參考資料 >
宇宙中至少有2萬億個星系，那整個宇宙有多重？.微信公眾平臺.2025-09-23
較真物理學名詞：從宇宙大爆炸到黑洞.微信公眾平臺.2025-09-18
Cosmos World Foundation Model Platform for Physical AI.Cornell University.2025-09-23
宇宙中，最重要的一張圖.微信公眾平臺.2025-09-23
對跨越930億光年宇宙的認知——宇宙探索與發現.微信公眾平臺.2025-09-18
發現盤古:揭秘極早期銀盤的起源和演化.中國科學院國家天文臺.2025-09-19
天文科普：我們？身在何方.微信公眾平臺.2025-09-18
說“宇”道“宙”話宇宙（讀文解字）.新華網.2025-03-20
宇宙是怎么變“重”的？.中青在線.2025-09-19
中國科協發布2022重大科學問題、工程技術難題和產業技術問題.澎湃新聞.2025-09-19
中國天眼FAST發現迄今宇宙中最大原子氣體結構.中國科學院.2025-09-23
宇宙究竟多老？最新估計267億歲.新華網.2025-09-19
宇宙或許比我們以為的要年輕.微信公眾平臺.2025-09-19
探索宇宙起源、天體演化!看四川這一大科學裝置如何捕捉宇宙“信使”.網易.2025-09-19
我國“天籟”項目迎最新進展 正式加盟“地球巨眼”SKA.中國青年網.2025-09-28