关于宇宙的起源，冰岛文学家斯托里森在1220年左右编写的北欧神话集《新埃达》中已有所阐述。按这本神话集所说，最初是一无所有的。既没有地，也没有天，只有一个裂口，也没有草原。而在这混沌虚无的北方和南方 ，则是冰雪的区域尼夫尔翰和火的区域木斯皮尔翰。木斯皮尔翰的火融化了尼夫尔翰的一些冰。在融化的水滴里产生了一个巨人伊默。伊默吃什么呢？啊，看来还有一头母牛阿豪姆拉。可是母牛又吃什么呢？好吧，还要有点盐。故事就是这样继续下去。 我不想冒犯宗教感情，即便是北欧维京海盗的宗教感情。但是，我想这个故事实在不是一幅令人满意的宇宙起源的图景。且不说对那些无稽之谈的非议，只就故事本身，它所引起的问题就和它解答的问题一样多，而每个疑问的解答都要求初始条件的进一步复杂化。 追溯宇宙起源的这个念头是不可抗拒的。自从16至17世纪开始出现现代科学以来，物理学家和天文学家曾一次又一次地回到宇宙起源问题。 可是，就在这刚刚过去的十年里，一切都改变了。一个早期宇宙理论已经被广泛接受，以致常常被天文学家称为“标准模型”。这个理论多少有点像有时被称为“大爆炸”的理论，但是它进一步对宇宙的内容作了明确得多的规定。 最初发生了一次爆炸。这不是习见于地球上发生在一个确定的点，然后向四周的空气传播开去的那种爆炸，而是一种在各处同时发生，从一开始就充满整个空间的爆炸，爆炸中每一个粒子都离开其他每一个粒子飞奔。 在爆炸发生后的百分之一秒，即我们能多少有把握谈论的最早时刻，宇宙的温度大约是摄氏一千亿度（1011℃）。这比最热的恒星中心还要热，事实上，它是这么热，以致不可能聚集成任何普通的物质成分，即不可能聚集成分子、原子甚至原子核，能够在爆炸中相互飞速地分离的只是各种基本粒子，它们是现代高能核物理的主题。 在这里介绍一下早期宇宙里存在最多的几种粒子。一类大量存在的粒子是电子，就是在电线的电流中运动的那种带负电荷的粒子，它们组成了现在宇宙中所有原子和分子的外层部分。另外一种在早期宇宙里非常丰富的粒子是正电子，这是一种质量和电子完全相同，但却带着正电荷的粒子。在今天的宇宙里，正电子只有在高能实验室里找到，或者在某些放射性现象中找到，或者在宇宙线和超新星爆炸等剧烈天文现象里找到，然而，在早期宇宙里正电子的数目几乎完全和电子相等。除电子和正电子之外，还有数目大致相等的各种中微子。这种幽灵般的粒子既没有质量，也没有电荷。最后，宇宙里还充满了光。但是不必要把光和粒子分别处理。量子力学告诉我们，光是由质量和电荷都为零的粒子——光子所组成的。每个光子携带着一定数量的能量和动量，大小取决于其波长。光子的数目和平均能量和电子、正电子或者中微子的数目大致相等。 这些粒子（电子、正电子、中微子、光子等）不断地从纯能量中产生出来，经历很短的寿命后又湮灭了。因此，它们的数目并不是预先注定的，而是由产生过程与湮灭过程的平衡确定的。从这个平衡我们可以推算出，这盆宇宙汤在温度为一千亿度时的密度是水的四十亿（4×109）倍。此外。宇宙汤内还掺有很少量的较重粒子：中子和质子——它们组成今天世界里的原子核（质子是带正电荷的；中子比质子稍微重一点，是电中性的），比例大致是每十亿个光子（或正电子、电子、中微子）对一个质子和中子。十亿个光子对一个核粒子这个比值是建立宇宙标准模型的关键性数值，必须由观测来得到。 随着爆炸继续下去，温度下降了，在约十分之一秒以后下降到摄氏三百亿（3×1010）度；约一秒以后降至一百亿度；十四秒后降至三十亿度。冷却到这个地步以后，电子和正电子湮灭的速度开始快于它们从光子和中微子重新产生出来的速度。这种物质湮灭过程所释放出的能量暂时延缓了宇宙的冷却速度，不过温度仍然在下降，在最初的三分钟终了时，下降到十亿度。这个温度已经足够低，能使中子和质子开始组合成复合的原子核。首先是由一个中子和一个质子组合成一个重氢（氘）核。由于这时的密度还足够大（稍微比水小一些），所以这些氘核可以迅速地组成最稳固的轻原子核，即是由两个质子和两个中子组成的氦核。 最初三分钟终了时宇宙的组成主要是光、中微子和反中微子。核物质仍然只占很小一个份额，现在它们当中有百分之七十三是氢，有百分之二十七是氦，还有跟这些核物质同样稀少的电子，它们是经过电子-正电子湮灭期以后剩下的。所有这些物质继续飞驰分离着，一直在冷却下去和稀薄下去。又过了几十万年，温度终于冷却到足够低，可以让电子与氢核和氦核组成原子。这样组成的气体由于引力影响而形成气团，最后凝聚为今日宇宙里的星系和恒星。但无论如何，星辰得以开始它们的生命的组成物，正是在这最初三分钟所产生的。 上面简单叙述的标准模型仍然不是关于宇宙起源可以想得出的最令人满意的理论。就和《新埃达》一样，在阐述宇宙的开始时，或者在第一个百分之一秒左右，这个理论仍然存在着令人困惑的含混之处。再则，还有必要去确定起始条件，特别是光子对核粒子的初始比率——十亿比一，而这是令人不愉快的工作。我们宁愿在理论里有更大的逻辑必然的观念。 例如，另一个称为“稳恒态模型”的理论在哲学上就有更大的吸引力。这个模型是在20世纪40年代提出的，在这个模型里，宇宙永远都是和现在一样。当它膨胀时，在星系分离开的缝隙里，有新的物质产生。这个理论隐含了所有关于宇宙为什么会是这个样子的问题的答案。答案是宇宙之所以如此，是因为只有如此它才能保持着永远不变。宇宙起源的问题被一笔勾销了。在这个理论里根本不存在早期宇宙。 那么我们怎么会得出“标准模型”的呢？它是怎样胜过诸如稳恒态模型等其他理论的呢？它之所以成立，是因为近代天体物理学基本上是客观的，人们对它达成了一致的看法，既非由于哲学偏爱的变迁，也非由于天体物理学巨匠们的影响，而是由于来自经验数据的压力。 在叙述了观察到的宇宙学现象之后，我将试图把个别的资料并在一起，以组成一幅早期宇宙物理条件的连贯的图画，这将更具体地把我们带回到最初的三分钟去。我们将会像看电影那样，按顺序地看到宇宙的膨胀、冷却和形成。我们还将试图看一下那个仍然笼罩着迷雾的时期（最初的百分之一秒）和在此之前的事情。 我们可以确信这个标准模型吗？它会不会由于新的发现而被推翻，而被别的宇宙起源说所超过？或者，甚至稳恒态模型会东山再起？也许会。我不能否认在我写到最初三分钟的事情时，似乎是充满信心，但心里并不是那么踏实。 但是，即使它最后被别的理论所取代了，标准模型终究在宇宙学历史里起过重要的作用。现在（虽然是在最近的十多年以来），把物理学及天体物理学的理论想法在标准模型中计算出其结果来进行检验，已经是正规的方法。标准模型已经常被用作论证天文观测计划的理论基础。这样，标准模型为理论工作者和观测者提供了基本的共同语言，使他们了解彼此在做些什么。如果有一天标准模型被一个更好的理论所取代的话，这个理论很可能是由于受到标准模型启发而进行的观察和计算所得到的。 对宇宙的将来而言，它可能永远不断地膨胀下去，变得更冷、更空虚、更死寂；或者它可能重新收缩，将星系、恒星、原子和原子核重新粉碎成原来的组成粒子。这样我们在预言最后的三分钟里的事件进程时所遇到的问题，便和我们在回顾最初的三分钟里所遇到的问题是同样的了。

最初三分钟
宇宙的最初源头是一个奇点，即所谓的“宇宙蛋”，它凝聚了所有的时空质能，孕育着未来物质世界的一切，包括天体和生命。大约150亿年以前，宇宙蛋在一场无与伦比的大爆炸中猝然爆发。大爆炸震撼出时空，物质世界破壳面出，宇宙史的纪元从此开始。
刚刚诞生的宇宙，空间从无到有并急剧猛增，仅仅10-32秒后，就暴胀到大约1光年的直径。在1 秒钟时，由于大爆炸产生的极强高能辐身均匀地充满整个空间，宇宙成为100亿k高温的熔炉，所有物质被熬成一锅基本粒子汤。
紧接着，一场肆虐的原始宇宙风暴开始了，基本粒了之间发生猛烈撞击，中了熔入质子形成了氦核。这个过程延续了大约三分钟，直至所有的中子消耗殆尽为止。有约22%质量的物质聚合成氦核，余下的物质几乎为没有聚合的质子，即氢核，仅有十万分之几属于同位素氦3和氘，百亿分之几归之于锂。原始星云形成。
星系形成
构建原始宇宙的原生物质（主要是约78%的氢和22%的氦）的产生过程，在宇宙史的最初三分钟便告完成；在此后宇宙由于膨胀面冷却，如此大规模的核合成过程再也不可能发生了，而小规模的核合成也只有等到恒星产生以后。初生宇宙的空间充斥着极强壮的高能辐射，炽热惊人。原生物质氢核和氦核均匀分布在整个太空，它们之间的引力微弱，远不足以克服巨大的扩散压力和辐射压，因此列法凝聚成团。看来要打破这种物质均匀分布的状态，还有竺宇宙冷却到足够的程度。
光阴一分分，一年年地流逝着，30万年过去，宇宙的温度温度隐降到了4000K，然而其均匀状态依然如故；1000万年过去，宇宙中高能辐射冷却变成微波背景辐射，氢核和拟核形成了各自的原子，原子间的引力也终于战胜扩散压力和辐射压，在它的作用下渐渐形成了一个个物质密度较大的地区，并继续向中心收缩；原始星云就这样形成了。在宇宙诞生1000万年以后，由氢拟两种元素构成的巨大原始星云弥漫着太空，虽然非常稀薄，却表明宇宙物质不再处于均匀分布的状态，这预示了宇宙星光灿烂的未来。
恒星形成
原始星云在引力的作用下继续向中心聚集，并因星云间的潮汐作用开始旋转，渐渐形成一双凸透镜的形状。星云收缩使引力不断增强，从而促使旋转不断加速，而旋转加速又导致星云缘不稳定，从而裂成两个旋臂。旋臂上发生局部的凝结，每个凝块具有适当体积，可以在我们所见的恒星狭小限度内形成恒星。
以上过程不断进行着，整个星云最终演化成星系。宇宙中最初形成星系的时间大约是大爆炸后十亿年。通过哈勃太空望远镜，可以发现在我们星系以外的遥远空间里正在形成的其它星系，那正是几十亿年前形成这些星系的情形。目前用天文望远镜观测的星系总数须以10亿来计算，我们所在的银河系只是其中的普通一员而已。这些星系都是庞大的恒星集团，且距离我们极其遥远，因此称之为“岛宇宙”。十几个或几十个星系由引力维系在一起，组成星系团；随着宇宙的膨胀，星系团间正彼此远离。
恒星的生命历程
恒星是宇宙物质凝聚到一定程度的产物，它起源于旋涡星云臂上的一块区域。在这块区域物质较密集的部分，由于自身的引力较强，就会使物质聚集得更快，温度也上升更快，旋转得更快。这一过程逐渐加剧，当某一区域的中心温度上升到约1000万k时，就会引发热瓜反应，向外发放辐射，恒星的生命历程便开始了；而旋转速度达到一定值时，恒星就会分裂成互相绕行的双星或多星。 双星（或多星）是恒星演化的正常规程，而伴有行星的单星（例如太阳）则是恒星演化中极其 罕见的事件，大约在十万个恒星中才有一个，它的起源过程至今仍然只是一个猜想：在恒星演化的某一早期阶段，两个气体星运行到彼此邻近时，便产生了潮汐波。及至两星接近到某一临界距离时，这潮汐波即射出长臂状的物质，然后再裂成具有适当大小与特性的物体，形成像地球这样的行星。起源于原始星云中的恒星为第一代恒星，它们是由原生物质组成的气体星球。宇宙史纪元50亿年时，第一代恒星产生了，它们照亮了幽暗的太空，从此一个新的宇宙时代来临了。
恒星的生命历程
恒星形成后开始进入生命周期中的氢燃烧阶段，氢的原子核聚变成氦，并向外发放光和热。当恒星中的氢消耗掉10%时就发生收缩，恒星中心部位的温度升高到1 亿k以上。同时，由于恒星内部的活动，恒星外层被中心区域推开，膨胀的恒星变成一颗红巨星。于是，在星球密度很大温度极高的中心部分开始发生氦的燃烧，氦核聚变成铍，碳和氧。这一阶段一直延续到恒星中心部分的氦消耗殆尽，碳和氧所占的比例大致相等时才结束。 氦的燃烧阶段结束时，星球中心区域收缩，温度重新上升。在一些质量足够大（质量至少是太阳的4倍）的恒星里，中心的温度可以达到10亿k，碳和氧的燃烧得以开始，结果形成了钠，镁，硅和硫等元素。当恒星中心部分的碳和氧消耗殆尽并富含硅时，便开始了硅的燃烧阶段，硅转化成硫，氩和其它一些更重的元素。如果恒星通过收缩，能使内部温度升到30亿k左右，那么恒星便开始了它生命周期中的平衡阶段，形成铁及附近的一些元素。铁在所有元素中，其原子核最为稳定，因此一颗恒星能燃烧到生命的终结，将形成一个铁球，它的末日也便来临了。
垂死的恒星与自身的引力作着最后抗争，但最终还是跌进了引力深渊之中。外围各层数以万亿吨计的物质以每秒几成公里的速度朝核区坍缩，与核区发生了极为强烈的碰撞，这就是“超新星爆发”。爆发的巨大能量使恒星外围物质得以加热，铁吸收中子及能量后，在恒星熔炉的是最后阶段炼出了金，铅，铀等更重的元素。以上过程表明目前人类所利用的核 能（确切说应该是核裂变能）归根到底是久远的超新星爆发能，正如煤，石油所含的化学能是古老的太阳能一般。超新星爆发产生的巨大激波，将恒星外围的物质抛入广阔无垠的太空；这些物质由恒星各个燃烧阶段产生的92种元素构成。恒星的一生灿烂辉粕，它的光和热孵育了生命；它亦是宇宙中神奇的炼金炉，组成我们及地球的每一个原子，都曾在那些久已熄灭的古老恒星中经受熔炼。
恒星的物质循环
第一代恒星消亡了，它归宿于白矮星，中子星和黑洞。然而悲壮的死亡中酝酿着灿烂的新生，在它们的废墟上将升起新一轮的恒星，一个有生命的宇宙时代即将拉开序幕。超新星爆发抛出的物质，在广袤的星际空间漫无目的地遨游，在碰撞和辐射的作用下，被原始星支携带着运行。几百万年过去了，这些物质因膨胀而变香稀薄，最终与原始星云混而为一了，因此宇宙中的星云不再只是由原生物质氢和氦构成，而是遭到重元素的污染；由开这种污染，恒星之外有了出现自然景观，生命，技术和能源的可能。在宇宙史纪元100亿年时，这种被“污染”的星云在引力作用下收缩，坍缩和碎裂。核子活动再度爆发，第二代恒星及行星诞生了，太阳便是其中一例。这些恒星也将开始其生命历程，最终与会因缺乏燃料而死去；它们的碎屑又与尚示聚集成恒星的原生物质一道凝聚成下一代恒星。但这各物质的再循环并非永无止境的，原生物质会一点一点地并入新生的恒星，直至全部用完。当最后一代恒星走完它们的生命轮回而死亡时，宇宙永恒的长夜就来临了。
生命的形成与进化
生命是宇宙物质演化的最高级形式，也有人认为生命只是宇宙演化的副产物中微不足道的偶然现象，由于发生了种种时间和空间的巧合，才得以在地球上出现。的确，在宇宙中满足生命形成与演化所必需的地方，即使不是唯有地球，也是很少的，地球所绕转的太阳是恒星中少有的单星，例得它外围有稳定的生态圈存在；太阳又是第二找恒星，使得其行星从一开始形成就有生命所必需的碳，氧等重元素存在；太阳大小适宜，使它既有足够的存在时间供生命形成与进化，又有足够的光和热去孵育和羊育生命，地球本身也是一个特殊的行星，它的轨道全部在太阳的生态圈内；它大小适宜，使 它的引力能保留住水和大气，且大气层厚薄适当，即挡掉了大多数紫外线，又不至于遮住过多的阳光；地球有较强的磁场，使生命免遭宇宙带电粒子的致命轰击……,总之地球在许多方面拥有得天独厚的生命存在条件,使其成为宇宙中少有的生命家园.地球在46亿年前形成后,便开始了生命形成历程：原始地球中的无机物在太阳紫外线的作用下,形成了简单有机物,它们通过水流汇集于海洋,在那里化合成复杂的有机物:这些复杂有机物形成生命的过程,至今仍然是个疑案,但其中必定有不计其数的巧合,在地球形成生命的过程中幸运地发生了;这样,原始生命在地球形成15亿年后出现了。原始生命在漫长的岁月里不断进化:16亿前有细胞核的单细胞生物出现,7亿年前多细胞生物出现,3.7亿年前陆地生物出现,2.8亿年前爬行动物出现,1.8亿年哺乳动物出现,7000万年前灵长目动物出现,3500万年削类人猿出现,400万直前原人出现,50万年削直立人出现,直至3.5万年前出现了现代人类;于是在宇宙史纪元150亿年时,宇宙中便月了智慧生物创造的技术和文明.我们目前所知的生命仅限于地球生命,而科学家对地外生命和文明的乐观估计是:仅银河系就可能有6亿个行星有生命存在,其中拥有技术和文明的的行星也多达100万个!
宇宙的终结
宇宙的未来命运如何?科学家、哲学家和神学家都提出了自己的观点。一个目前被普遍认同的观点是：宇宙作为物质世界的全部，也就遵守物质自身和规律；而根据热力学第二定律，得出的结论实在令人难以接受：宇宙将在遥远的未来走向死亡——永恒的死亡。
设想在非常非常遥远的未来，所有恒星因缺乏燃料而熄灭，宇宙一片黑暗。在这漆黑的浩瀚太空中，潜伏着许多带自转的黑洞、离散的中子星和黑矮星，另外还有一些行星级的天体，它们在引力的作用下进行着一场战争，战争的结局是星系解散了，绝大多数天体被引力弹弓抛入星系际空间，永远漫游在膨胀着的太空中；而星系中心的黑洞取得了兼并战的局部胜利，它吞并了百分之几的天体，形成了更大的黑洞。这场战争持续时间长得超乎想象，大约是今天宇宙年龄的十亿倍。
在又一段长长得超乎想象的时间里，当宇宙背景辐射由于膨胀降至足够低的程度时，所有的黑洞最终都会在一阵快辐射中一下子化为乌有，在宇宙永恒夜幕中划出一道道瞬现即逝的闪光；而其它天体也将在这漫长和时间里发生衰变而渐渐蒸发，直至完全消失，变成正电子或其它粒子；宇宙变成一锅令人难以置信的稀汤，其中有光子、中微子及数量正在逐渐减少的电子和正电子。宇宙曾经拥有的辉煌，包括闪烁的群星及智慧生命创造的无数奇迹，都湮没在这荒凉而又空虚的宇宙中，不留下任何记忆，只有时间在无休止地流逝，空间在无止境地膨胀……

大爆炸
最初三分钟
宇宙的最初源头是一个奇点，即所谓的“宇宙蛋”，它凝聚了所有的时空质能，孕育着未来物质世界的一切，包括天体和生命。大约150亿年以前，宇宙蛋在一场无与伦比的大爆炸中猝然爆发。大爆炸震撼出时空，物质世界破壳面出，宇宙史的纪元从此开始。
刚刚诞生的宇宙，空间从无到有并急剧猛增，仅仅10-32秒后，就暴胀到大约1光年的直径。在1 秒钟时，由于大爆炸产生的极强高能辐身均匀地充满整个空间，宇宙成为100亿k高温的熔炉，所有物质被熬成一锅基本粒子汤。
紧接着，一场肆虐的原始宇宙风暴开始了，基本粒了之间发生猛烈撞击，中了熔入质子形成了氦核。这个过程延续了大约三分钟，直至所有的中子消耗殆尽为止。有约22%质量的物质聚合成氦核，余下的物质几乎为没有聚合的质子，即氢核，仅有十万分之几属于同位素氦3和氘，百亿分之几归之于锂。原始星云形成。
星系形成
构建原始宇宙的原生物质（主要是约78%的氢和22%的氦）的产生过程，在宇宙史的最初三分钟便告完成；在此后宇宙由于膨胀面冷却，如此大规模的核合成过程再也不可能发生了，而小规模的核合成也只有等到恒星产生以后。初生宇宙的空间充斥着极强壮的高能辐射，炽热惊人。原生物质氢核和氦核均匀分布在整个太空，它们之间的引力微弱，远不足以克服巨大的扩散压力和辐射压，因此列法凝聚成团。看来要打破这种物质均匀分布的状态，还有竺宇宙冷却到足够的程度。
光阴一分分，一年年地流逝着，30万年过去，宇宙的温度温度隐降到了4000K，然而其均匀状态依然如故；1000万年过去，宇宙中高能辐射冷却变成微波背景辐射，氢核和拟核形成了各自的原子，原子间的引力也终于战胜扩散压力和辐射压，在它的作用下渐渐形成了一个个物质密度较大的地区，并继续向中心收缩；原始星云就这样形成了。在宇宙诞生1000万年以后，由氢拟两种元素构成的巨大原始星云弥漫着太空，虽然非常稀薄，却表明宇宙物质不再处于均匀分布的状态，这预示了宇宙星光灿烂的未来。
恒星形成
原始星云在引力的作用下继续向中心聚集，并因星云间的潮汐作用开始旋转，渐渐形成一双凸透镜的形状。星云收缩使引力不断增强，从而促使旋转不断加速，而旋转加速又导致星云缘不稳定，从而裂成两个旋臂。旋臂上发生局部的凝结，每个凝块具有适当体积，可以在我们所见的恒星狭小限度内形成恒星。
以上过程不断进行着，整个星云最终演化成星系。宇宙中最初形成星系的时间大约是大爆炸后十亿年。通过哈勃太空望远镜，可以发现在我们星系以外的遥远空间里正在形成的其它星系，那正是几十亿年前形成这些星系的情形。目前用天文望远镜观测的星系总数须以10亿来计算，我们所在的银河系只是其中的普通一员而已。这些星系都是庞大的恒星集团，且距离我们极其遥远，因此称之为“岛宇宙”。十几个或几十个星系由引力维系在一起，组成星系团；随着宇宙的膨胀，星系团间正彼此远离。
宇宙的寿命20000000000年左右