宇宙的缘由

　　现代宇宙学所使用的物理框架是广义相对论 。广义相对论首先继承了狭义相对论 的颠覆性的认识，即在物理世界中时间和空间是一个整体，根据观测者的运动状态不同，两件事发生的距离和相距的时间可以相互转化。在此基础上，广义相对论把引力纳入其理论框架，指出引力作用等同于时空的弯曲，也即物质的存在决定时空的形状，而时空的形状反过来告诉物质如何运动。从此，时空不再是物质活动的舞台，而是同样＂运动着的＂物理对象，它和物质之间通过爱因斯坦场方程 相互影响。
　　如果假设物质均匀且各向同性地分布在宇宙中（即宇宙学原理 ），爱因斯坦的引力场方程就可以被大大简化，从而得到一组描述宇宙尺度演化的方程，称为弗里德曼方程 。所有符合这一组方程的模型均为弗里德曼宇宙模型 。历史上有一定影响的宇宙恒稳态理论 和现在广为接受的热大爆炸 宇宙模型，均是在这一基本物理框架下的模型。另一方面，人们也在发展不严格满足宇宙学原理的宇宙学理论，因为物质分布在宇宙中是有微小变化（涨落）的。
　　弗里德曼模型（即广义相对论加宇宙学原理）的直接推论就是宇宙的膨胀或者收缩。如果物质的总量不变，随着宇宙的收缩或膨胀，宇宙的密度就会发生改变。一些研究者认为既然时间和空间是统一的，宇宙学原理 也应当要求宇宙的密度不随时间改变。稳恒态宇宙论 就是为了满足这个所谓的＂完美宇宙学原理（perfect cosmological principle）＂的要求。这种理论是1948年由海尔曼·邦迪、托马斯·哥尔德和弗雷得·霍伊尔 引入的。它假设物质不断地以准确的速率产生出来恰好维持宇宙中各处相同的平均物质密度，从而使得宇宙在一切时代都具有相同的面貌。稳恒态理论 （至少它的初始形式）是一个非常大胆的理论。大爆炸理论 最薄弱的一环，即初始创生的时刻被暴露出来了。既然大爆炸理论可以断言宇宙是在遥远而有限的过去一瞬间创生的，那为什么不能同样合理地断言任何时刻任何地方都在发生创造呢？
　　观测证据是任何理论最严格的仲裁者，它终于否定了稳恒态宇宙论的这个大胆断言。在1950年，由于进行了更精巧更有鉴别力的天文观测，稳恒态理论的提倡者逐渐修改了它的形式。因为这个理论变得越来越牵强，只剩下一些最固执的支持者还相信它。最后，稳恒态宇宙论在1965年被宇宙微波背景辐射 的发现推翻了，这一发现为宇宙早期的炽热阶段提供了不容置辩的证据。稳恒态宇宙论只不过是在现代宇宙论发展过程中的一个有相当历史意义的插曲而已。