茫茫宇宙自古是最令人类产生无限遐思的地方，宇宙的庞大至今仍然让一般人难以想象。作为我们全部能量来源、给予我们全部生命基础的太阳，相对于我们感性的理解能力而言已经是庞大无比，可是它同我们如今已经观测到的宇宙相比又不过是沧海一粟。

人们所熟知的自古，脚下一望无际的大地，是人们感觉平坦、厚重、坚实又可靠的地方。宇宙科学就是一步一步地超越人们的这种踏实感的历史，每一个新发现都伴随着人们的惊奇和难以置信之感，几乎每一次难题的解决，都会从相关证据中牵引出更富挑战性的新难题。为获得这些知识，人类经历了几个世纪的努力，每一个成就的取得都是继续进步的阶梯，每一个难题的发现又都是对智力的挑战……。宇宙科学的发展历程既充满着理性和逻辑的魅力，又为人类留下了无尽的想象空间。

人们所想象的人们发现天空中有许多云雾状的天体，名之为星云。1924年哈勃把天文望远镜对准仙女座大星云，分辨出构成该星云的单个星体，使河外星系和尘埃云得以区分，并发现仙女座大星云不是银河系中的天体，而是距地球约220万光年之遥的与我们的银河系一样的星系，谓之河外星系。继而他又对河外星云做了更深入细致的研究，发现了许多更为遥远的星系。

心中的银河系在19世纪下半叶天体物理学创立之前，太阳及太阳系中的行星、彗星和月球一直是天文学家研究的重点。随着航天飞行器的问世，人类得以近距离观察一些大行星。从60年代开始，美国、苏联和德国等国家先后发射了多个星际探测器，主要对火星、金星和水星等内太阳系天体进行科学考察，其中美国的火星探测器“海盗1号”和“海盗2号”于1975年在火星上着陆；1997年，美国的火星探测器“探路者”又在火星上着陆，进一步探索火星的地形地貌，为人类将来可能登陆火星进行深入的考察。从70年代开始，一些行星探测器又飞向外太阳系，考察木星、土星、天王星和海王星。火星是目前为止人类了解得最多的行星，也是各种天文地质状况与地球最接近的太阳系天体。人类在梦想着以各种物理、化学和生物的办法对火星进行地球化改造，使它在不远的将来呈现出适合于人类居住的条件，以便在人类走出地球这个人类童年的摇篮，迈开向宇宙空间移民的第一步的时候落户火星。 除九大行星外，太阳系火星和木星之间还有一个奇异的小行星带。小行星的最初发现是起因于人们的一种困惑——在太阳系中每一颗行星与太阳的距离都大约是其前一颗的1.3～2.0倍，惟一的例外就是第五颗行星——木星到太阳的距离大约是第四颗行星——火星到太阳距离的3.4倍。受由理论推导而发现天王星的鼓舞，德国的天文家们认为在火星和木星之间应该还有一颗行星，还组织了一个小组准备搜寻。然而，第一颗小行星却是意大利天文学家皮亚齐在无意中发现的。1801年1月1日，皮亚齐在火星和木星之间发现了一个每天都改变位置的暗淡天体，德国数学家高斯推算出它的轨道正是在人们期待发现新行星的空间内，证明它是一颗行星，皮亚齐名之为谷神星。然而，谷神星太小，半径只有1000千米，只有月球的1／50大，似乎不足以填补火星和木星之间空旷的空间，于是天文学家们继续搜寻。1807年奥伯斯在这个空间内又发现了三颗新行星，分别命名为智神星、婚神星和灶神星。天文学家赫歇尔建议称这些行星为小行星，这种叫法延用下来。

霍金与自己的宇宙1939年奥本海默根据广义相对论预言，当恒星质量足够大(相当于我们太阳质量的3.2倍以上)时，可能会由于巨大的引力而坍缩；随着它的体积的变小，引力场会变得十分强大，以至大到将其引力范围(科学上称视界)内任何东西都吸进去的程度，连光线也无法逃逸，像一个无限深的洞。20世纪60年代，美国物理学家惠勒将其名之为黑洞。有科学家预言，银河系中应该有100万个黑洞。由于黑洞吞食一切物质和光线，起码现阶段人类还找不到直接观察黑洞的方法，不过科学家已经间接证明了若干个黑洞的存在。白洞是科学家为平衡宇宙间物质的流动性而预言的一种与黑洞性质相反的天体，在视界之内的物质只向外流不向里流；蛀洞(亦有称虫洞)则是有了黑洞和白洞之后一种必然性的理论假说，它是科学家预言的弯曲空间不同区域间或不同宇宙间可能存在的联系通道。究竟在这样深的层次上宇宙如何结构自己，人类还不得而知。

卫星探测

卫星探测

卫星探测自从爱因斯坦用他的广义相对论给出第一个宇宙模型之后，一门新的学科——宇宙学便诞生了。爱因斯坦1917年提出有限无边静态宇宙模型，在这个模型中物质均匀分布，宇宙的大尺度特征不随时间发生变化。1922年，苏联数学家弗里德曼提出了现代宇宙学中第一个动态宇宙模型，提出宇宙有膨胀和收缩两种可能。1932比利时天文学家阿贝·乔治·勒梅特依据宇宙膨胀逆推而提出宇宙中所有的物质最初应该聚集在一起。1946年，美籍俄裔科学家伽莫夫首次将广义相对论宇宙学和化学元素生成理论结合起来，提出宇宙开始于高温、高密度的原始物质，最初的温度高达几十亿度，很快便降低到10亿度，这时的宇宙充满了辐射和基本粒子，随后温度开始下降，宇宙开始膨胀，当膨胀持续100万年，温度降至一定程度时，宇宙物质逐渐凝聚成星云，再演化成今天所见的各种天体。后来伽莫夫的学生阿尔法推断150～200亿年前宇宙大爆炸的余烬，在今天应表现为温度为几K的背景辐射。这个理论在提出来的时候被很多人当作臆想，并未引起特别的关注。1965年，鲍伯·威尔逊和阿诺·彭齐亚斯用贝尔实验室的角形天线无意间测到了2.7K的微波背景辐射。宇宙微波背景辐射的发现使沉寂的大爆炸宇宙模型焕发出新的生命力。

宇宙大爆炸

宇宙大爆炸在大爆炸宇宙模型中，宇宙诞生的时候密度极大，空间高度弯曲，能量集中为引力能；大爆炸发生后，空间中充满辐射、各向同性。这就产生了疑问——严格各向同性的均匀辐射场中何以能出现离散性的粒子?有人预言，这个辐射场中可能会出现细微的扰动，是扰动破坏了场的均质性，产生了粒子。1989年，美国发射“宇宙背景探索者”卫星，1992年正式宣布探测到微波背景辐射的不均匀性，这就使大爆炸在最初完全的能量状态：足可以产生出粒子进而演化成现今的宇宙有了前提。乔治·斯勒姆以计算机对数据进行处理得出早期宇宙图，这个图被形象地戏称为“宇宙蛋”。