宇宙誕生之謎
人們常常會問：宇宙是永遠不變的嗎？宇宙有多大？宇宙是什麼時候誕生的？宇宙中的物質是怎麼來的？等等。
當人類第一次把眼睛投向天空時，他就想知道這浩瀚無垠的天空以及那閃閃發光的星星是怎樣產生的。所以，各個民族、各個時代都有種種關於宇宙形成的傳說。不過那都是建立在想象和幻想基礎上的。今天，雖然科學技術已經有了重大進步，但關於宇宙的成因，仍處在假說階段。歸納起來，大致有以下這麼幾種假說。
到目前為止，許多科學家傾向於“宇宙大爆炸”的假說。這一觀點是由美國著名天體物理學家加莫夫和弗裏德曼提出來的。這一假說認為，大約在200億年以前，構成我們今天所看到的天體的物質都集中在一起。密度極高，溫度高達100多億度，被稱為原始火球。這個時期的天空中，沒有恒星和星係，隻是充滿了輻射。後來不知什麼原因，原始火球發生了大爆炸，組成火球的物質飛散到四麵八方，高溫的物質冷卻起來，密度也開始降低。在爆炸兩秒鍾之後，在100億度高溫下產生了質子和中子，在隨後的自由中子衰變的11分鍾之內，形成了重元素的原子核。大約又過了1萬年，產生了氫原子和氦原子。在這1萬年的時間裏，散落在空間的物質便開始了局部的聯合，星雲、星係的恒星，就是由這些物質凝聚而成的。在星雲的發展中，大部分氣體變成了星體，其中一部分物質因受到星體引力的作用，變成了星際介質。
1929年，哈勃對24個星係進行了全麵的觀測和深入的研究。他發現這些星係的譜線都存在明顯的紅移。根據物理學中的多普勒效應，這些星係在朝遠離我們的方向奔去，即所謂的退行。而且，哈勃發現這些星係退行的速度與它們的距離成正比。也就是說，離我們越遠的星係，其退行速度越大。這種觀測事實表明宇宙在膨脹著。那麼，宇宙從什麼時候開始膨脹？已膨脹多久了？根據哈勃常數H=150千米／（秒·千萬光年），這個意義是：距離我們1000萬光年的天體，其退行的速度為每秒150千米，從而計算出宇宙的年齡為200億年。也就是說，這個膨脹著的宇宙已存在200億年了。
20世紀60年代天文學中的四大發現之一的微波背景輻射認為，星空背景普遍存在著3K微波背景輻射，這種輻射在天空中是各向同性的。這似乎是當年大爆炸後遺留下的餘熱，從某種意義上這也是支持了大爆炸宇宙學的觀點。但是，熱天爆炸宇宙學也有些根本性問題沒有解決。如大爆炸前的宇宙是什麼樣？大爆炸是怎麼引起的？宇宙的膨脹未來是什麼格局？
第二種是“宇宙永恒”假說。這種假說認為，宇宙並不是像人們所說的那樣動蕩不定，自從開天辟地以來，宇宙中的星體、星體密度以及它們的空間運動都處在一種穩定狀態，這就是宇宙永恒假說。這種假說是英國天文學家霍伊爾、邦迪和戈爾特等人提出來的。霍伊爾把宇宙中的物質分成以下幾大類：恒星、小行星、隕石、宇宙塵埃，星雲，射電源，脈衝星，類星體、星際介質等，認為這些物質在大尺度範圍內處於一種力和物質的平衡狀態。就是說，一些星體在某處湮滅了，在另一處一定會有新的星體產生。宇宙隻是在局部發生變化，在整體範圍內則是穩定的。
第三種是“宇宙層次”假說。這種假說是法國天文學家沃庫勒等人提出來的。他們認為宇宙的結構是分層次的，如恒星是一個層次，恒星集合組成星係是一個層次，許多星係結合在一起組成星係團是一個層次，一些星係團組成超星係才又是一個層次。
綜合起來看，以上種種假說雖然說明了模式的部分道理，但還都缺乏概括性，還有繼續探討的必要。
宇宙到底有多大
人們常常用“不知天高地厚”這句話來批評那些無知的人。其實，天究竟有多高，至今也沒有人能說得清楚，宇宙的大小和形狀，也就成為天文學家爭論不休的問題之一。
宇宙到底有多大？古今中外有過許多說法，但爭論的焦點集中在宇宙是有限的還是無限的這個問題上。
大約在公元140年，古希臘著名天文學家托勒密在總結前人天文學說的基礎上，提出了“地球中心說”，認為地球是宇宙的中心，太陽、月球、行星和恒星都圍繞地球轉動。在後來的1000多年中，托勒密的地球中心說一直在歐洲占統治地位。到16世紀，波蘭天文學家哥白尼經過40多年的辛勤研究，於1543年提出了“日心說”，認為太陽是宇宙的中心，地球和其他行星都圍繞太陽轉動。他把宇宙的中心從地球搬到了太陽，把人類居住的地球降低到了普通的行星地位，從而開始把自然科學從神學中解放出來，並且動搖了神權對於人類的統治。但是，由於受當時生產力水平和實踐條件的限製，哥白尼和托勒密一樣，都把宇宙局限在很小的範圍內，錯誤地認為太陽係就是全部宇宙，把宇宙看成是有限的，即有邊界的。