“宇”是个空间概念，它包含各个方向，如东南西北；“宙”则指一切不同的具体时间，包括过去、现在、白天、黑夜等。“宇宙”就是时间和空间的统一。那么宇宙是什么时候、如何诞生的？宇宙具有什么样的形状和结构？宇宙是由什么组成的？宇宙经历了怎样的演化历程、将来如何结局？这些问题都是人类所关心的。
本章概略阐述了宇宙的起源、宇宙的结构和宇宙的演化等诸多方面关于宇宙的基本情况。从远古的神话传说、古宇宙观到现代宇宙学说，特别是“宇宙大爆炸”理论，从宇宙的宏观结构到微观结构，从宇宙的正常物质、暗物质到暗能量组成，从宇宙的过去、现在和将来等方面，使读者对宇宙的起源有一个系统、整体、全面和科学的认识。
1.1宇宙起源
关于宇宙的起源，有过许多神话传说。基督教认为是上帝创造了世界，中国古代神话则认为是盘古开辟了天地。然而神话与故事终究是传说，被赋予了太多的想象与虚构。透过人类发展的历史和对宇宙的探索，人类一直在不懈地追求着宇宙起源的真正原因，科学家们对宇宙的起源做了种种研究和推测，提出了许多科学假说。在众多关于宇宙起源的假说中，最具说服力的首推“宇宙大爆炸”理论，该理论认为宇宙是由大约137亿年前发生的一次大爆炸形成的，这为宇宙起源的研究开拓了新的课题，也为人类留下了更为广阔的探索空间。
1.1.1宇宙起源神话及古宇宙观
宇宙，这是一个既熟悉而又带有神秘色彩的字眼，为了探寻无穷宇宙中的奥秘，人类对宇宙进行了不懈的探索，其探索过程几乎和人类的历史一样长。在几千年的悠久历史文化中，对宇宙的起源、进化及形成，世界各族人民怀着好奇之心，在相对独立的条件下，演绎出了各自的创世神话和宇宙观。
（1）盘古说
盘古是中国古代传说中开天辟地的神。传说在天地还没有开辟以前，宇宙是一个像“大鸡蛋”一样混沌的一团。一个叫作盘古的巨人在这个“大鸡蛋”中一直酣睡了约一万八千年，醒来时发现周围一团黑暗，他便举起巨大的斧子向黑暗劈去，一声巨响，“大鸡蛋”碎了，千万年的混沌被搅动了。其中又轻又清的东西慢慢上升并渐渐散开，变成蓝色的天空；而那些厚重混浊的东西慢慢地下降，变成了脚下的土地。盘古站在这天地之间非常高兴。但他很怕天地再合拢起来变成以前的样子，于是就用双手撑着青天，双脚踏着大地，自己的身体每天长高一丈，天地间的距离也随着他的身体每天增高一丈。这样一直过了十万八千年，天越来越高，地越来越厚，盘古的身体长得有九万里那么高了。
盘古凭借着自己的神力终于把天地开辟出来了，可是他也累死了。盘古死后，他嘴里呼出的气变成了四季飘动的云，声音变成了天空的雷霆，左眼变成了太阳，右眼变成了月亮，头发和胡须变成了夜空的星星；身体变成了东、西、南、北四极和雄伟的三山五岳，血液变成了江河，筋脉变成了道路，肌肉变成了农田，牙齿、骨骼和骨髓变成了地下矿藏，皮肤和汗毛变成了大地上的草木，汗水变成了雨露。传说盘古的魂魄在他死后变成了人类，所以都说人类是世上的万物之灵。
（2）盖天说
盖天说是我国古代最早的宇宙结构学说。这一学说认为：天是圆形的，像一把张开的大伞覆盖在地上；地是方形的，像一个棋盘；日月星辰则像爬虫一样过往天空。因此这一学说又被称为天圆地方说。
天圆地方说虽然符合当时人们粗浅的观察常识，但实际上却很难自圆其说。比如方形的地和圆形的天是怎样连接起来的，就是一个问题。后来，天圆地方说又被修改为：天并不与地相接，而是像一把伞高悬在大地上空，中间有绳子缚住它的枢纽，四周还有八根柱子支撑着。但是，这八根柱子撑在什么地方呢？扯着伞的绳子又拴在哪里？这些都是天圆地方说无法回答的。
到了战国末期，新的盖天说诞生了。新盖天说认为：天像覆盖着的斗笠，地像覆盖着的盘子，天和地并不相交，它们之间相距8万里，盘子的最高点便是北极。太阳围绕北极旋转，太阳落下后并不是落到地下面，而是到了我们看不见的地方，就像一个人举着火把跑远了，我们就看不到了一样。新盖天说不仅在认识上比天圆地方说前进了一大步，而且对古代天文学的发展产生了重要的影响。
在新盖天说中，有一套很有趣的显示天高地远的数字和一张说明太阳运行规律的示意.——七衡六间图。七衡六间图由七个同心圆组成，每一个圆为一衡，衡与衡之间为一间，衡间相去一万九千八百三十三里一百步，每一衡表示太阳在不同季节的运行轨道。每年冬至，太阳沿最外一个圆（外衡）运行，太阳出于东南而没于西南，日中时距地平高度最低；夏至，太阳沿最内一圆（内衡）运行，太阳出于西北而没于西北，日中时距地平高度最高；春分秋分时，太阳沿当中一个圆（中衡）运行，太阳出于正东而没于正西，日中时距地平高度适中。各个节令都沿不同的衡运动）。后世中许多圭表都是高八尺，就是和新盖天说中的天地相距八万里有直接关系。
盖天说是一种原始的宇宙认识论，它对许多宇宙现象不能做出正确的解释，同时本身又存在许多漏洞。到了唐代，天文学家僧人一行等人通过精确的测量，彻底否定了盖天说中“日影千里差一寸”的说法，盖天说从此便破灭了。
（3）浑天说
东汉时期，著名的天文学家张衡提出了“浑天说”。浑天说认为：天和地的关系就像鸡蛋中蛋白和蛋黄的关系一样，地被天包在当中。浑天说中天穹的形状，不像盖天说中的那样是半球形的，而是一个南北短、东西长的椭圆球。大地也是一个球，浮在水上回旋漂荡。后来又有人认为地球是浮于气上的。
用浑天说来说明日月星辰的出没是相当简洁而自然的。浑天说认为：日月星辰都附着在天球上。白天，太阳升到我们面对的这边来，星星落到地球的背面去；到了夜晚，太阳落到地球背面去，星星升上来。如此周而复始，便有了星辰日月的出没。
浑天说把地球作为宇宙的中心，这一点与盛行于欧洲古代的地心说不谋而合。不过，浑天说虽然认为日月星辰都附着在一个坚固的天球上，但并不认为天球之外就一无所有了，它认为那里是未知的世界。这是浑天说比西方的地心说高明的地方。
浑天说提出后，并未能立即取代盖天说，而是两家各执己见，争论不休。但是，在宇宙结构的认识上，浑天说显然要比盖天说进步得多，能更好地解释许多天象。
另一方面，浑天说有两大法宝：一是当时最先进的观天仪——浑天仪。借助于它，浑天说支持者可以用精确的观测事实来论证浑天说。在中国古代，依据这些观测事实而制定的历法具有相当的精度，这是盖天说所无法比拟的。另一大法宝就是浑象。利用它可以形象地演示天体的运行，使人们不得不折服于浑天说的卓越思想。因此，浑天说逐渐取得了优势地位。
到了唐代，天文学家僧人一行等人通过大量的测量彻底否定了盖天说，此后，浑天说在中国古代天文领域称雄了上千年。
落下闳是浑天说的创始人之一，经他改进的赤道式浑天仪，在中国用了两千年。他还在天文学史上首次准确推算出135个月的日、月食周期，即11年应发生23次日食。根据这个周期，人类可以对日食、月食进行预报，并可校正阴历。
（4）宣夜说
宣夜说是我国历史上宇宙无限论思想的体现，在战国后期至东汉初期形成。东汉郗萌总结宣夜说为：天无形质且“高远无极”，日月星辰靠“气”浮于空中。宇宙没有固定的形状且是无限的，日月星辰并不是缀附在天球上的，它们都靠气的作用自然地漂浮在宇宙之中，并进行运动或静止。
不论是中国古代的盖天说、浑天说，还是西方古代的地心说，乃至哥白尼的日心说，都把天看作一个坚硬的球体，星星都固定在这个球壳上。宣夜说打破了固体天球的观念，这在古代众多的宇宙学说中是非常难得的。因此，宣夜说也可以说是中国古代一种朴素的无限宇宙观念。
然而，宣夜说认为，日月星辰“或顺或逆，伏见无常，进退不同，由乎无所根系，故各异也”，所以对它们的运行规律也无从谈起。另外，宣夜说没有提出自己独立的对于天体坐标及其运动的量度方法。这是宣夜说在一千多年内不能得到广泛发展的重要原因。
总之，宣夜说认为宇宙在空间上是无边无际的，并且进一步提出宇宙在时间上也是无始无终无限的思想，在人类天文学发展史上写下了光辉的一页。可惜宣夜说的卓越思想，在中国古代没有受到重视，几乎失传。
（5）托勒密地心说
古希腊天文学家、地理学家和光学家托勒密于2世纪提出了自己的宇宙结构学说，即地心说。其实，地心说是古希腊伟大的哲学家、科学家和教育家亚里士多德的首创，亚里士多德认为宇宙的运动是由上帝推动的。他认为：宇宙是一个有限的球体，分为天地两层，地球位于宇宙中心，所以日月围绕地球运行，物体总是落向地面；地球之外有9个等距天层，由里到外的排列次序是：月球天、水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天和原动力天，此外空无一物；各个天层自己不会动，上帝推动了恒星天层，恒星天层带动了所有的天层运动；人居住的地球，静静地屹立在宇宙的中心。
托勒密全面继承了亚里士多德的地心说，并利用前人的积累和自己长期观测得到的数据，写成了8卷本的《伟大论》。在书中，他把亚里士多德的9层天扩大为11层天，把原动力天改为晶莹天，又往外添加了最高天和净火天。托勒密设想：各行星都绕着一个较小的圆周运动，而每个圆的圆心则在以地球为中心的圆周上运动。他把绕地球的那个圆叫“均轮”，每个小圆叫“本轮”，均轮是一些偏心圆。同时假设地球并不恰好在均轮的中心，而是偏开一定的距离。日月行星除沿上述轨道运行外，还与众恒星一起，每天绕地球转动一周。托勒密这个不反映宇宙实际结构的数学图景，却较为完满地解释了当时观测到的行星运动情况，并在航海上取得了实用价值，从而被人们广为信奉。
在当时的历史条件下，托勒密提出的行星体系学说，是具有进步意义的。首先，它肯定了大地是一个悬空着的没有支柱的球体。其次，从恒星天体上区分出行星、日、月是离我们较近的一群天体，这是把太阳系从众星中识别出来的关键性一步。
托勒密地心说并不具有物理的真实性，而只是一个计算天体位置的数学方案。至于教会利用和维护地心说，那是托勒密死后一千多年的事情了。教会之所以维护地心说，只是想歪曲它以证明教义中描绘的天堂、人间、地狱的图像。所以，托勒密的宇宙学说同当时的宗教并没有什么必然的联系。
（6）哥白尼日心说
16世纪，人们相信的是托勒密创立的宇宙模式。然而，经过科学家们的仔细观测，几百年之后，这一模式的漏洞变得越来越明显。因为这一模式称每颗行星都沿着一个小轨道做圆周运动，而小轨道又沿着该行星的大轨道绕地球做圆周运动。但科学家们发现行星运行规律与托勒密的宇宙模式并不吻合。随后，一些科学家修正了托勒密的宇宙轨道学说，并在原有的轨道或称小天体轨道上又增加了更多的天体运行轨道，行星就这样沿着一道又一道的轨道做圆周运动。
哥白尼用先进技术来改进托勒密的测量结果，以期取消一些小轨道。在近20年的时间里，哥白尼不辞辛劳日夜测量行星的位置，但其测量获得的结果仍然与托勒密的天体运行模式没有多少差别。但是，哥白尼没有放弃，因为他想知道在另一个运行着的行星上观察这些行星的运行情况会是什么样的。基于这种设想，一年里哥白尼在不同的时间、不同的地点从地球上观察行星，并发现每一个行星的情况都不相同，这时他意识到地球不可能位于行星轨道的中心。
经过20年的观测，哥白尼发现唯独太阳的周期变化不明显。这意味着地球和太阳的距离始终没有改变。因此他大胆预测：如果地球不是宇宙的中心，那么宇宙的中心就是太阳。他立刻想到如果把太阳放在宇宙的中心位置，那么地球就该绕着太阳运行。这样他就可以取消所有的小圆轨道模式，直接让所有的已知行星围绕太阳做圆周运动。
由于害怕教会的惩罚，哥白尼在世时不敢公开他的发现。直到1543年，这一发现才公诸天下。即便在那个时候，哥白尼的发现还是不断受到教会、大学等机构与天文学家的蔑视和嘲笑。终于，在60年后，开普勒和伽利略证明了哥白尼是正确的。
