1543年，哥白尼在他出版的不朽名著《天体运行论》中系统地提出了“日心说”。在他的日心体系中，太阳居于宇宙的中心静止不动，包括地球在内的所有行星都围绕太阳转动，它们离太阳由近及远的排列次序为水星、金星、地球、火星、木星、土星(当时还没有发现天王星、海王星)，而月亮则绕地球转动。恒星在离开太阳很远很远的一个圆球面上静止不动。
1687年，牛顿通过苹果落地得到启示而提出了万有引力定律和牛顿三大定律，深刻揭示了行星绕太阳运动的力学原因，使日心说有了牢固的力学基础。牛顿创立了天体力学，使人们在这以后可以以力学方法研究宇宙学。
由于有物质的存在，空间和时间会发生弯曲，而引力场实际上是一个弯曲的时空。爱因斯坦用太阳引力使空间弯曲的理论，很好地解释了水星近日点运动中一直无法解释的43秒。广义相对论的第二大预言是引力红移，即在强引力场中光谱向红端移动。广义相对论的第三大预言是引力场使光线偏转。最靠近地球的大引力场是太阳引力场，爱因斯坦预言，遥远的星光如果掠过太阳表面将会发生1．7秒的偏转。这一预言后来被英国天文学家爱丁顿的实验研究所证实。
宇宙，是所有天体共同的家园。但宇宙是什么时候、如何形成的？千百年来，这一直是人类探讨的话题，并随着人类文明的进步和科学技术的发展而逐步加深。20世纪初期，人们开始科学地探讨宇宙的起源，科学家提出了“宇宙大爆炸理论”。今日之宇宙是在大约150亿年前发生的一次无比壮观的大爆炸中形成的。
20世纪以来，有两种“宇宙模型”比较有影响。一是稳态理论，它认为宇宙在大尺度上的物质分布和物理性质是不随时间变化的，是稳恒不变的。不仅在空间上是均匀的、各向同性的，而且在时间上也是稳定的。另一类叫演化态模型，它认为宇宙在大尺度上的物质分布和物理性质是随时间在变化的。1917年，爱因斯坦运用他刚创立的广义相对论建立了一个静态、有限、无界的宇宙模型，奠定了现代宇宙学的基础。但在众多的宇宙模型中，目前影响较大的是热大爆炸宇宙学说。
乔治·伽莫夫(1904～1968)．美籍俄裔物理学家、天文学家、科普作家，热大爆炸宇宙学模型的创立者。他在1948年提出宇宙大爆炸理论。这一理论认为，宇宙开始是个高温致密的火球，它不断地向各个方向迅速膨胀。当温度和密度降低到一定程度时，这个火球就会发生剧烈的核聚变反应。随着温度和密度的降低，宇宙早期存在的微粒在引力作用下不断聚集，最后逐渐形成今天宇宙中的各种天体。
在爆炸发生之前，宇宙内的物质和能量都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积，温度极高，密度极大，之后发生了大爆炸。大爆炸使物质四散出去，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命，都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。
20世纪20年代后期，爱德温·哈勃发现了红移现象，说明宇宙正在膨胀。60年代中期，阿尔诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊发现了“宇宙微波背景辐射”。这两个发现给大爆炸理论以有力的支持。另一重要证据是空气中氢气和氮气的比例。最新的科学测算表明，当前宇宙中氢和氮的比例与大爆炸残余物中的氢氮比例相差不多。假如宇宙没有开端，是永恒存在的，那么宇宙中的氢早就该被消耗殆尽，全部转化为氮了。现在，大爆炸理论广泛地为人们所接受。
1929年，哈勃发现了星系红移与它的距离成正比，建立了著名的哈勃定律。这一定律揭示宇宙是在不断膨胀的。这种膨胀是一种全空间的均匀膨胀。因此，在任何一点的观测者都会看到完全一样的膨胀，从任何一个星系来看，一切星系都以它为中心向四面散开，越远的星系间彼此散开的速度越大。
红移在物理学和天文学领域，指物体的电磁辐射由于某种原因波长增加的现象。在可见光波段，表现为光谱的谱线朝红端移动了一段距离，即波长变长、频率降低；相反地，波长变短、频率升高的现象则被称为蓝移，通常认为它是多普勒效应所致，即当一个波源(光波或射电波)和一个观测者互相快速运动时所造成的波长变化。P3-5
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