在我们的周围，是茫茫的宇宙，对于人类面言，宇宙充满了无穷的奥秘。自古以来，人类对神秘的宇宙就充满了好奇，对其进行着不懈的探索，在宇宙的起源、演化、组成、结构等间题方面，积累了极为丰富的知识，形成了众多的理论，从而建立并发展了天文学这门自然科学的基础学科。
大爆炸宇宙论的形成过程
对宇宙起源的最初描述来自于神话作者，他们编造过许多关于创造宇宙的荒诞故事。不过当时的宇宙通常只涉及地球本身，并把其余的一切统统视作“天”。中国古代的“盘古开天地”的神话传说就是一例。在西方世界流传最为广泛的创世神话，要算基督教《圣经》的第一篇《创世纪》了。有人认为这个故事出自巴比伦神话，只是后来赋予它优美的诗意，加上了道德说教而已。
1842年，奥地利物理学家多普勒（Christian Johann Doppler）发现了一种新的现象，即光波源和观察者在做相对运动时，观察者接收到的频率和波源发生的频率不同：两者相互接近时接收到的频率升高，相互离开时则降低，这种现象被称为“多普勒效应”。例如，当火车朝向我们开来时，我们听到的笛声越来越尖；当火车离我们而去时，笛声越来越低。笛声音调的这种变化，是由于声源的运动，使我们接收到的声波的频率发生了变化。多普勒效应不仅适用于声波，也适用于光波。光源向我们运动时，我们所看到的光就会向可见光谱的高频端（紫端）偏移，称之为紫移；当光源离我们面去时，光谱就会向光谱的低频端（红端）偏移，称之为红移。天文学家通过测定正常光谱线向光谱紫端或红端偏移的大小，可以计算出各个恒星相对于我们运动的方向和速度，即所谓的视向速度。因此，它的最突出的用途就表现在对恒星的研究上，1868年，英国天文学家哈金斯（William Huggins）测量了天狼星的视向速度，宣布它正以46.5km/s的速度离我们而去。1914年，美国天文学家斯里弗（Vesto Melvin Slipher）的测量结果表明，除了少数几个最近的星系以外，所有的星系都在背离我们飞驰而去，而且距我们越远的星系其红移量就越大。1951年，德国物理学家爱因斯坦创立了广义相对论，使得红移现象得到了科学的解释，并为星系的退行研究提供了科学的理论方法，从而为现代宇宙学奠定了基础。1927年，比利时天文学家勒梅特（G.Lemaitre）提出了大尺度空间随时间膨胀的概念，建立了勒梅特宇宙膨胀模型。20世纪初，美国人斯里弗（V.M.slipher）发现了恒星谱线的红移现象。1929年，美国天文学家哈勃（Edwin Powell Hubble）通过分析恒星的红移现象，提出了著名的哈勃定律：一个星系的退行速度与这个星系离我们的距离成正比。也就是说，离我们越远的星系远离我们而去的速度就越快。哈勃定律包含了这样一个含义：宇宙处在不断地膨胀之中。这一推论使人们产生了一个疑问：为什么宇宙会膨胀？这一问题导致了爆炸宇宙理论的诞生。
1932年，勒梅特从宇宙膨胀理论出发，提出了一个宇宙演化学说，认为整个宇宙的物质最初聚集在一个“原始原子”里，他称其为“宇宙蛋”后来，这个“原始原子”发生了猛烈的爆炸，碎片向四面八方散开，于是形成了我们所称谓的宇宙。1948年，美国天文学家伽莫夫（Geoge Gamow）把上述概念加以具体化，形成了大爆炸宇宙理论，因而被公认为是该理论的创始人。为了解释宇宙的物质来源，一些天文学家，如英国的邦诺（W.B.Bonnor），提出了宇宙收缩的观点，从而与宇宙膨胀观点一起，建立起“宇宙振荡”的理论。1965年，桑德奇计算得出宇宙的振荡循环周期为820亿年。无论宇宙只有膨胀，还是收缩与膨胀循环发生，这些理论所描绘的都是一个演化的宇宙。所以，大爆炸宇宙模型又称为“演化宇宙模型”。
1948年，英国天文学家邦迪（Hermann bondi）和戈尔德（ThomasGold）提出了一种“稳恒态宇宙”模型，后由英国天文学家霍依尔（FredHoyle）加以发展和推广。他们同意星系的退离而去，宇宙在膨胀，但影胀并不具有一个开始的时刻。当最远的星系达到光速时，那些星系的光便无法来到我们这里，于是就永远地离开了我们的宇宙。在我们宇宙里的星系四散离去的同时，我们的字宙里又有新的星系不断地在老的星系中间形成。因此，宇宙维持着稳恒状态、空间中星系的密度总是保持不变。稳恒态理论是目前唯一可以与大爆炸理论相抗衡的宇宙起源理论但是观察证据不支持这一理论。
大爆炸宇宙论的宇宙诞生与演化
大爆炸宇宙理论认为，宇宙处在周而复始的膨胀和收缩的循环之中。在一个循环周期的初始，宇宙物质在万有引力的作用下相互吸引，高度聚集在一起，形成一个高密度的球体。由于放射性物质所释放的热量在球体内的积累，球体的初始温度高达数十亿度。因此，宇宙的开端是一个致密酷热的原始火球。原始火球形成后，内部温度进一步提高，当热量蓄积到一定程度，便发生了爆炸，宇宙从而进入膨胀期。在大爆炸发生后数分钟的极短时间内，膨胀使宇宙的温度迅速下降至数亿度，导致大量氦和氢的形成。宇宙膨胀前2.5亿年内，宇宙物质以辐射为主，保持稀薄气体的分散形式，宇宙空间内充满了炽热的电离气体。电离气体对于辐射是不透明的，辐射只能不断地遭到吸收和再发射，从一个原子传到另一个原子。后来，宇宙电离气体的温度继续下降，达到数千度，原子核开始俘获自由电子而形成稳定的中性原子，宇宙开始变得透明，使辐射几乎可以自由地穿行其中。2.5亿年后，辐射物质逐渐凝聚而形成星云，进而演化为今天的各种天体，从而使宇宙膨胀转为以实物为主。
引起宇宙膨胀的宇宙大爆炸的能量毕竟是有限的，宇宙膨胀不会永远持续下去。引力在不断地减慢膨胀的速度，并最终将使膨胀停止，导致宇宙的坍缩，转而进入收缩期。随着收缩的进行，星系和恒星将要相撞，最后它们重新聚集到一起，天空将再次以数千度黑体辐射的温度燃烧。在此高温下，所有的复合原子都将分裂成为氢原子。10万年以后，所有物质的密度和温度将被挤压到无限大，一个新的致密酷热的“宇宙蛋”将形成，同时一场新的宇宙大爆炸就酝酿成熟，宇宙的一个新的振荡周期又将开始。
根据哈勃定律，我们可以计算各星系退行的速度，并由此来推算出我们所在的这一宇宙膨胀期的起始时间和终止时间。回溯计算的结果是，宇宙大爆炸开始于200亿年以前，这就是我们所处的宇宙的年龄，它是哈勃常数的倒数。以上计算忽略了作用在膨胀物上的万有引力。如果宇宙没有物质，它的年龄是200亿年。由于宇宙具有物质，它的膨胀率一定会越来越慢。如此推算，过去宇宙膨胀退行的速度应比现在快，所以它的年龄应小于200亿年。考虑到这一因素，推算出的宇宙年龄为130亿年左右。根据宇宙黑体辐射研究和相对论，美国天体物理学家奥菲尔（R.A.Alpher）和赫尔曼（Robert Herman）1975年提出，宇宙的半衰期为1190亿年左右，即宇宙演化的一个周期包括1190亿年的膨胀期和大体相同的收缩期。照此算来，我们现在的宇宙再经过大约1000亿年，就会开始普遍的收缩，宇宙的终结也会因此而到来。
宇宙的未来
宇宙大爆炸是否还会再次发生？这个问题的答案有多种，结论主要取决于宇宙中是否存在有足够的物质形成足够大的引力，来把退行的星系拉回来。如果宇宙中不存在足够多的物质，它们的引力不足以把退行的星系吸引回来，则宇宙就会永久地膨胀下去，这样的宇宙被称为开宇宙。如果宇宙中物质的密度超过了某一个临界值，退行的星系就可以被吸引回来，这时的宇宙就有一个边界，被称为闭宇宙。宇宙究竟是开的还是闭的，要确定这一点，需要测定非常遥远的星系的退行速度（即红移量）和距离，而目前我们的观测技术要做到这一点是不可能的。所以，我们目前还没有能力来验证宇宙是开的还是闭的。
如果宇宙是开的，那么星系将单纯地连续无限地向外做膨胀运动，各个星系将一起听其自然地独自停留在空间中。在这种情况发生前，恒星早就会耗尽它的燃料，并中断它在这些星系中的闪烁，恒星的形成也将停止。这样的话，宇宙的膨胀过程将一直继续到它的不可避免的结局：宇宙的热寂。辐射将由于红移而继续丧失能量，最终整个宇宙的热状态将由于热量由高温区向低温区的传递且各处相同，从而使热传递将不再发生，宇宙中的全部物质都将被囚禁在死亡的恒星即“黑洞”之中。总之，宇宙将永远地保持在这个死寂的平衡状态中。
如果宇宙是闭的，那么几十亿年以后，引力将减缓宇宙的膨胀，而且在一个短时期内全部停止下来，然后在引力的作用下星系系统将开始坍缩，星系由退行转为加速的收缩运动。在这种条件下，可能会发生星系的碰撞。与我们所处的银河系相碰的星系速度约为500km/s。每个星系中巨大的星际云以极大的速度迎面相遇，在气体中传播的冲击波将把气体加热到上亿度。热气体遇到从其他星系来的气体，更进一步被压缩和加热。此时的天空将越来越亮，直到各处都与恒星一样灿烂。收缩使得每个星系所能利用的空间不断减小，越来越多的星系拥挤地聚集在一起，恒星开始相互碰撞，并越来越频繁。这将击碎一些恒星，把千万度高温的气体抛向空间去。与此同时，宇宙黑体辐射将得到更多的能量，直到在整个天空构成一个燃烧着的上万度的灿烂光辉。这时的天空将比恒星还要热，恒星将停止发光。辐射不是离开恒星而是倒流，流入恒星的外层，将其蒸发掉，暴露出下面的核燃烧火焰。最后恒星将被消灭，一切将成为一个巨大的气体球，向内的坍缩也将更快。那时，离全部物质混合时期只剩下约万年。然后，就出现大爆炸本身倒转过来的过程，膨胀过程中所形成的核将在几分钟内迅速分解，温度也将迅速上升。随后，在某一个时刻，宇宙将被压缩到一点而告终结。
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