人們常常懷著不解之謎，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。
人類當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很大進步，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多億攝氏度，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100億攝氏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10000年，產生了氫原子和氦原子。在這10000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。所以說，離我們越遠的星係，其退行速度越大。這種觀測事實證明宇宙在膨脹著。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，天文學中的四大發明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。這似乎是當年熱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，熱大爆炸宇宙學也有些根本性問題沒解決。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團又是一個層次。
綜合起來看，以上種種假說雖然說明了模式的部分道理，但還是缺乏概括性，還有繼續探討的必要。
1.大爆炸說
我們的宇宙有起源嗎？如果有起源，它來自哪裏呢？
早在1927年，比利時天文學家勒梅特就指出，宇宙在早期應該處於非常稠密的狀態。1932年，勒梅特進一步提出，宇宙起源於被稱為“原始原子”的爆炸。1948年，美國科學家伽莫夫、阿爾弗、赫爾曼提出了“熱大爆炸宇宙學”，認為宇宙開始於“原始火球”的一次巨大爆炸，在這個過程中，碎片不斷在空間中自身膨脹。
伽莫夫等人建立這一理論的最初目的，是為了說明宇宙中元素的起源的。因此他們將宇宙膨脹和元素形成聯係起來，提出了元素的大爆炸形成理論。按照這一理論，宇宙大爆炸初期生成的氦豐度為30％，而由恒星內部核合成的氦豐度隻有3％～5％。其餘的氦豐度隻能來自宇宙大爆炸的核合成，從而證實了熱大爆炸宇宙學的理論預言。
熱大爆炸宇宙學認為，宇宙膨脹是按“絕熱”的方式進行的，宇宙是從熱到冷演變的。在宇宙早期，輻射和物質的密度都很高，光子經過很短的路程就會被物質吸收或散射，然後物質再發射出光子，輻射和物質頻繁地相互作用。宇宙對輻射是不透明的，達到熱平衡狀態，輻射符合黑體輻射的規律。當宇宙溫度下降到大約3000K時，質子與電子結合成氫原子，對輻射的連續吸收大大減少，物質跟輻射幾乎不再相互作用了，宇宙對輻射變得透明，光子可以在空間自由地穿行。宇宙的熱輻射主要是可見光和紅外線。時至今日，由於宇宙膨脹帶來的紅移，使溫度為3000K的宇宙輻射的最大強度移到微波波段，稱為宇宙微波背景輻射。阿爾弗等人計算出與微波背景輻射相對應的溫度為5K左右。1965年，美國科學家彭齊亞斯和威爾遜在7.35厘米波長上，接收到了各方向的來自宇宙的微波噪音，噪聲的信號強度等效於溫度為3.5K的黑體輻射。微波背景輻射的發現，有力地支持了熱爆炸宇宙模型。因此，大爆炸宇宙學得到大多數科學家的認同。