現在，一天飛來到這樣一個時分：這一片昏黑的宇宙，充滿了令人不安的嘁嘁喳喳的嘈雜聲。
威廉·莎士比亞
《亨利五世》，第四幕，序曲
在關於我們這個物種最早的神話和傳說中，有一種普遍而可理解的宇宙觀：人類中心論。誠然，神是有的。但這些神有感情，也有弱點，他們具有人的特性。他們的行為是反覆無常的。他們能用祭祀和祈禱來贖罪。他們有規則地干預人類事務。不同部門的神，在人類戰爭中，各自支持對立的一方。《奧德賽》表達了這樣一種普遍持有的觀點；和善地對待陌生人是明智的，因為這些陌生人可能是神改扮的。神一旦與人結成配偶，他們的後裔一般與人沒有區別，至少在外貌上難以區分。神住在山中，或天上，或地府或龍宮——總之，生活在十分遙遠的地方。神既然難以親眼見到，所以，講述關於神的故事自然難以核實。神的行動有時受更有權力的神控制，例如「司命運的三女神」就控制奧林帕斯諸神。整個宇宙的性質，它的起源和命運，都不能認為已有了充分的理解。在《吠陀》神話中，不僅關於神是否創造世界，甚至關於神是否知道究竟是誰創造了世界，都是有懷疑的。赫西奧德（Hesiod）在他的《宇宙開創論》中說，宇宙可能從（或可能由）混沌創造出來的——或許是因為這個問題的困惑而用的一種比擬吧。
古代亞洲有一些宇宙論觀點，頗接近與因果的無限回歸，下面這個可疑的故事可作例證：一位西方旅遊者遇見一位東方哲學家，請他描述一下世界的本質：
「世界乃是放置在世界海龜扁平背上的一個大球」。
「哦，是啊，但是世界海龜又停伏在什麼之上呢？」
「停伏在一個還要大的海電的背上。」
「是的，但是它又停伏在什麼之上呢」？
「這是一個非常透徹的問題。不過，這個問題沒有意義。閣下；下面全都是一隻隻海龜。」
我們現在知道，我們生活在一個廣漠無垠而又卑賤低下的宇宙中的一粒小小的塵埃上。各種神，如果確實存在，也不再干預人類的日常事務了。我們並不生活在一個以人類為中心的宇宙中，宇宙的本質、起源和命運，比我們遠古祖先們所設想的看來要神秘得多。
但是，情況在不斷地變化著。把宇宙作為整體研究的宇宙論，正在日益變為實驗科學。地面上用光學望遠鏡和射電望遠鏡所獲得的信息，通過在地球軌道上用紫外線和X射線望遠鏡所獲得的信息，通過實驗室中對核反應的測量以及通過隕石中化學元素丰度的確定所獲得的信息，正在使可容許的宇宙論假說的範圍大大縮小了；而且可以毫不誇張地預期，那些一度被看作哲學和神學思辨而特別保留下來的問題，不久將會有明確的觀察答案。
這種觀察上的革命，開始於一個不太可能的來源。本世紀二十年代，由珀西瓦爾·洛厄爾（Percial Lowell）在亞利桑那的弗拉格斯塔夫地區建立了一座取名洛厄爾觀察站的天文設施，這座天文臺至今尚在，洛厄爾用它不遺餘力地尋找其他行星上的生命。正是洛厄爾普及並推進了火星上遍佈縱橫交錯的運河這一思想，他相信那是熱衷於水力工程的生命的人工運河。現在我們知道，運河根本就不存在。所謂運河顯然是主觀願望的產物，同時也是受到地球上朦朧大氣而限制了觀察的結果。
在他的其他一些有意義的研憲中，洛厄爾尤其關心螺旋狀星雲——天空中那些精緻的輪形光亮體，現在我們知道，它們是遙遠的星團，由數千億顆單個恆星組成的。正像我們的太陽是其一部分的銀河系一樣。然而，在那時，還無法確定那些星雲的距離，而洛厄爾則熱衷於另一種假說——螺旋狀星雲不是巨大的、遙遠的星群，而是相當小的、較近的星體，它們處於由星際氣體和塵埃凝聚成單個恆星的早期階段。由於這種氣體在自引力下收縮，根據角動量守恆，它們加速旋轉並從而收縮成一個薄平的圓盤。快速旋轉能用天文學上的分光光譜方法進行檢測，讓來自遙遠天體的光，連續通過一架望遠鏡，一條狹縫和一塊玻璃稜鏡或其他裝置，使白光展開成一條彩虹。恆星光的光譜含有彩虹的各種明暗線，即分光儀狹縫的各種象。一個例子是由鈉所發射的明亮的黃線，很像我們把一小塊鈉扔進火焰中所看到的。由許多不同比學元素組成的物質。將顯示出許多不同的光譜線。當光源不動時，這些光譜線代替了它們通常的波長，就給了我們關於光源朝向我們和背向我們運動的信息——這種現象叫多普勒效應，這是一種我們已在聲學中所熟知的現象，正像一輛汽車快速駛近或離開遠去時，汽車喇叭聲的音響度會升高或降低一樣。
據說洛厄爾曾要求一位年輕助手V．M．斯萊弗（Slipher）檢查較大螺旋狀星雲，確定一下是否一邊顯示出光譜線移向紅端，而另一邊則移向藍端，從中就有可能推導出星雲旋轉的速度。斯萊弗研究了附近的螺旋狀星雲的光譜，但使他感到驚異的是，幾乎所有諸線都顯示出向紅端移動，實際上所有譜線都沒有向藍端移動的跡象。他沒有發現旋轉，而只發現了退移現象。這表明彷彿所有的螺旋狀星雲都在退離我們遠行。
本世紀二十年代，由埃德溫·哈勃（Edwin Hubbell）和米爾頓·赫馬森（Milton Humason）在蒙特·威爾遜（MountWilson）天文臺，獲得了一組廣泛得多的觀察結果。哈勃和赫馬森發展了一種確定螺旋狀星雲距離的方法；由此進一步弄清了，它們不是在銀河系中離我們較近的凝聚氣體雲，而是本身就是相距幾百萬光年或更遠距離的巨大星系。使他們驚異的是，他們還發現，星系相距越遠，它們退離我們的速度越快。由於我們在宇宙中所處的位置沒有任何特殊之處，所以，這種退離現象用宇宙在普遍膨脹的解釋，才能得到最好的理解。所有星系都退離一切其他星系，因此，在任何星系上的天文學家都會看到所有別的星系都在明顯地退行著。
如果我們把這些相互退行推回到過去，那麼，我們發現，曾有一個時期——或許是一百五十億或二百億年前——所有星系必定是「接觸」的；也就是說，被限制在一個極其小的空間體積內。現存的物質形式是不可能以這種令人驚奇的壓縮狀態倖存下來的。這個膨脹的宇宙的最早期階段必定是受輻射支配而不是受物質支配的。這就是我們目前習慣上所說的大爆炸時期。
對於宇宙的這種膨脹，曾經提出過三類解釋：穩恆態、大爆炸和振蕩宇宙，這樣三種宇宙學理論。在穩恆態假說中，星系彼此退行，更遠距離的星系以非常高的表現速度運動，按照多普勒效應，它們的光向越來越長的波長轉換。將達到這樣一個距離，在這個距離上，星系運動是如此之快，以致越過了所謂它的事件水平線，而從我們有利的觀點來看，它已消失了。這個距離是如此之遠，以致在一個膨脹的宇宙內，不會有機會得到這個宇宙之外的信息。隨著時間的流逝，如果沒有別的干擾，那就有越來越多的星系將超越這個邊界而消失了。但在穩恆態宇宙學中，在邊界消失了的物質，恰好被在各處連續創造的新物質所補償，新物質又最終凝聚成新的星系。由於星系越過事件水平線而消失的速率，正好與新星系產生的速率相平衡，所以，宇宙隨時隨地看上去多少是同一的。在穩恆態宇宙學中，不存在大爆炸；一千億年前，宇宙看上去是那個樣子，而從現在起再經一千億年，宇宙也還是那個老樣子。那麼，新物質又從何而來呢？物質怎麼能夠從無中創造出來呢？穩恆態宇宙學的信奉者回答說，大爆炸信奉者的爆炸是從哪裡來的，那麼，我們的物質也就從哪裡來。假如我們想像，宇宙中的一切物質是在一百五十億年到二百億年前不連續地從無中創造出來的，那麼，為什麼我們就不能想像，它能從四面八方以涓涓細流的方式，連續而永恆地創造出來的呢？假如穩恆態假說是真的，那麼，星系永遠不會有靠得很近的時候。這個具有最大結構的宇宙，自然是不變的和無限古老的。
但是，寧靜而以令人驚奇的方式使人滿意的穩恆態宇宙學，仍有著反對它的強有力證據。每當一台靈敏的射電望遠鏡指向天空的任何一處時，就能探測到一種宇宙靜電場的經常不斷的吱吱聲。這種無線電噪音的特性，與我們所期望的早期宇宙是熱的，並為除物質外還有輻射所充滿的情況，幾乎完全相符。宇宙黑體輻射在天空的一切地方都是相同的，並且很像是發生在遙遠地方的大爆炸的隆隆聲，它們隨著宇宙的膨脹而冷卻和減弱，但仍然流經時間的長河。原始火球，產生膨脹宇宙的爆炸事件能夠被觀察到。穩恆態宇宙學的支持者，現在被迫假定輻射的許多特殊來源，總起來說，不外乎重彈來自冷卻了的原始火球的老調，或者假設，超越事件水平線很遠的宇宙是穩恆態的，但通過一個特定的偶然事件，我們便生活在一個膨脹著鼓泡中，這個鼓泡像是一個在更加巨大而又更加寧靜的宇宙中的急脹著的膿包。這種思想孰優孰劣，要視每個人的觀點而定，因為它不可能為任何可設想的實驗所否證，而事實上，所有宇宙學家已將穩恆態假說拋棄了。
如果宇宙不是一種穩恆態，那麼，它正在變化著，而這些變化著的宇宙是由進化宇宙學描述的。它們以一種狀態開始，而且它們以另一種狀態告終。在進化宇宙學中，宇宙可能的命運是什麼呢？如果宇宙以目前的速率繼續膨脹，而星系在越過事件水平線後又消失，那麼，在可見的宇宙內，物質最終將越來越少。星系間的距離將增加，而在斯萊弗、哈勃和赫馬森的後繼者看來，就是螺旋狀星雲將越來越少了。最後，從我們的星系到最近的星系間的距離將超過到事件水平線的距離，這樣，天文學家將不再能看到那怕是最近的星系，只有到（非常）古老的書和圖片中去看這些星系了。由於引力，把我們的星系中的恆星聚在一起，膨脹著的宇宙才不會把我們的星系驅散，但即使是這樣，也還有一種奇特而淒涼的命運在等待著我們。舉一件事便可知，恆星在演化，而在百億年或千億年後，大多數現有恆星都將變成小而暗的矮星。留下的將被坍縮成為中子星或黑洞。不再有新物質可供產生有活力的年輕一代的恆星。太陽、諸恆星、整個銀河系都將慢慢熄滅。黑夜長空中的點點光亮也將消失殆盡。
但在這樣一個宇宙中，依然還存在進一步的演化。我們通常使用放射性元素這樣的觀念，放射性元素是一些原子能自發蛻變，或分裂成碎片。普通鈾就是一個範例。但我們卻很不熟悉這樣的觀念，即除鐵以外的每種原子都是放射性的，並且有足夠長的放射時間。即使是最穩定的原子，也有放射性蛻變，放射a粒子和其他粒子，還分裂成碎片，天長日久，最後只剩下鐵。這種情況要經歷多長時間呢？美國高級研究所物理學家弗裡曼·戴森（rreeman Dyson）計算出鐵的半衰期約為106[500]年，這個數字就是在1後面加五百個零——它是如此之大，以致一應專心孜孜的數字學家將花去十分鐘才能把它寫出來。所以，如果我們再等稍長時間——10[600]年就夠了——不僅恆星將消失，而且宇宙中的所有物質，除中子星和黑洞外，也都將蛻變成最終的核塵。最後，星系將一起消滅。太陽也將變得黑暗無光，物質發生分解，因此，這時生命、智能或文明會繼續生存下來的可能性，將是不可設想的——這真是一個冰冷、黑暗和孤寂死亡的宇宙。
但是，宇宙需要永遠膨脹下去嗎？如果我站在一顆小行星上，並向上拋擲一塊石頭，那麼，這塊石頭將離開這顆小行星，因為在這樣的一個小世界上沒有足夠的引力能把石頭拉回。如果我從地球表面，拋擲同一塊石頭並用相同的速度，這塊石頭自然會返回並落到地面，這是因為地球實際存在的引力作用所致。但是，同一種物理學應該適用了作為整體的宇宙。如果物質的量不到某個數值，那麼，每一星系都將不受其他星系的引力吸引而逐漸離開，宇宙的膨脹也將永遠繼續下去。另一方面，如果超過某一臨界質量，膨脹將最終緩慢下來，而我們也將從宇宙永遠膨脹下去這種頹廢的目的論中拯救出來。
那麼，宇宙的命運將如何呢？為什麼一個觀察者不會看到膨脹最終將被收縮所代替，即各星系會緩慢地，隨後又以一直增加的速度彼此接近，各星系、世界、生命和物質發生急速的碰撞而一起遭毀滅，直到宇宙中的全部結構最終遭到破壞，而宇宙中的一切物質都轉變成能量為止：宇宙不是以冰冷和孤寂告終，而是以熾熱而又稠密的火球結尾。很可能這個火球會重新活躍起來，導致宇宙的新膨脹，而如果自然界的規律依然相同，則也將導致物質的新形式，一系列新凝聚成的星系、恆星和行星，以及生命和智能的新進化。但是，來自我們宇宙的信息，不會慢慢地傳給下一個宇宙，因此，往好處說，這樣一種振蕩宇宙學，說明宇宙既是永不停止的膨脹，又有一個確定的和蕭條冷漠的終結。
具有永遠膨脹的大爆炸和振蕩宇宙學之間的區別，明顯地與物質存在的量有關。如果超過了物質的臨界量，那麼，我們就是生活在一個振蕩著的宇宙中。否則，我們就是生活在一個永遠膨脹著的宇宙中。膨脹的時間——以百億年計——是如此之長，以致這些宇宙學問題，並不直接影響人類的利害關係。但是，對我們的自然觀、宇宙之命運以及——如果眼光放得稍遠一點——也包括我們自己，則具有最深遠的意義。
1974年12月15日出版的《天文物理學雜誌》上，發表了一篇著名的科學論文，文中以一系列範圍廣泛的觀察證據，論述了宇宙是否將繼續永遠膨脹下去（「開放」的宇宙），抑或它將作為振蕩的無限系列的部分而逐漸地變得緩慢並重新收縮（「封閉」的宇宙）的問題。這篇論文是由J．理查德·哥特第三（J．Richrd Gott III）和詹姆十·E．岡恩（James E．Gu－nn），以及戴維·N．施拉姆（David N．Schramm）和比阿特麗斯·M．廷塞列（Beatrice M．Tinsely）合寫的，前兩位當時在加利福尼亞理工學院，後兩位當時在得克薩斯大學。在他們的論證中，有一條是審查了對已作了充分觀察的空間區域「附近」的星系內和星系間的質量所作的計算，並外推到宇宙的其餘部分；他們發現，沒有足夠的物質能使膨脹緩慢下來。
普通氫具有包含單一質子的核。重氫，又名氘，具有包含一個質子和一個中子的核。在地球軌道上運行的一架取名「哥白尼」的天文望遠鏡，第一次測得恆星間的氘量。氘必須在大爆炸中產生，其量取決於宇宙早期的密度。宇宙的早期密度與宇宙現今的密度有關。「哥白尼」發現的氘量暗含了宇宙早期密度的值，並已提示出，目前的密度不足以阻止宇宙永遠膨脹下去。而所說的就是哈勃常數的最佳值——哈勃常數規定更遙遠的星系比我們附近星系退行速度快多少——這與我們前面所述相一致。
哥特和他的同事們強調指出，在他們的論證中可能會有漏洞，強調這種論證或許有可能以一種我們所難以察覺的方式掩蓋了星系間的物質。這種質量上的忽略的證據目前已開始提出。高能天文觀察（HEAO）是一組繞地球軌道運行的衛星，並觀察宇宙的粒子和輻射，而這些粒子和輻射在我們這裡，在厚厚的空氣層之下，是難以探測到的。這類衛星已探測到了極強的X射線，它們來自星系團，來自星系際空間，在這些空間內迄今還沒有跡象表明有任何物質存在。星系間的極熱氣體，用別的實驗方法是看不到的，因此，在哥特和他同事們所開列的宇宙物質清單中被漏掉了。不僅如此，在波多黎各阿里西博天文臺地面站所進行的射電天文學研究結果已經表明，星系中的物質從星系的表現邊界向遠遠超過視覺光方向擴展。當我們注視著一張星系照片時，在沒有明顯發光的物質之外，我們還能看到一個邊界或周界。但是，阿里西博射電望遠鏡已經發現，物質在極其緩慢地消退，而且還發現在星系的周界和外部有實際的暗物質存在，這些情況在以前的觀察測量中被忽視了。
所忽視的物質的量，是使宇宙最終坍縮所必需，而且是綽綽有餘的。它比例如哥特發明的所需物質標準大30倍。但很可能是，在星系邊界內的黑暗氣體和塵埃，以及星系之間的X射線中增長的令人驚奇的熾熱氣體，一起構成了恰好適合使宇宙封閉的物質，從而阻止永遠膨脹下去——但它因此而向我們宣告一個不可避免的結局，即宇宙將在五百億年或一千億年中變為火球。不過，這個結果依然處於動搖之中。氘提供的證據指出了另一種方式。我們的質量清單還遠不完善。但隨著目前觀察技術的發展，我們將有能力探測出越來越多的任何忽視了的質量，並因此似乎事態正在朝有利於封閉宇宙的觀念方面發展。
在這個問題上不作過早的決定是正確的。盡可能不要讓我們的偏愛影響作出這種決定。相反地，在科學取得成功的長期歷史中，我們應該容許大自然為我們揭示真理。但發現的速度正在加快。從現代實驗宇宙學中突現出來的宇宙本質，大大不同於對宇宙和神作思辨的古希臘人的宇宙本質。如果我們避免人類中心說，如果我們實在地和無偏見地考慮一切選擇，那麼，說不定在今後的幾十年裡，我們將第一次嚴格地決定宇宙的本質和命運。那時，我們將明白哥特是否真的認識到了。
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