คำศัพท์ที่ใช้เรียกจักรวาลในหมู่นักปรัชญากรีกโบราณตั้งแต่พีทาโกรัสเป็นต้นมาคือτὸ πᾶν ( tò pân ) 'ทั้งหมด' ซึ่งหมายถึงสสารทั้งหมดและอวกาศทั้งหมด และτὸ ὅλον ( tò hólon ) 'ทุกสิ่ง' ซึ่งไม่จำเป็นต้องรวมถึงความว่างเปล่า^{[ 27 ] [ 28 ]}คำพ้องความหมายอีกคำหนึ่งคือὁ κόσμος ( ho kósmos ) ซึ่งหมายถึง ' โลกจักรวาล' ^{[ 29 ]}คำพ้องความหมายยังพบได้ในงานเขียนของนักเขียนชาวละติน ( ^{totum , mundus , natura ) [ 30 ]}และยังคงมีอยู่ใน^{ภาษาสมัยใหม่}เช่นคำภาษาเยอรมันDas All , WeltallและNaturสำหรับจักรวาลคำพ้องความหมายเดียวกันนี้พบได้ในภาษาอังกฤษ เช่น everything (เช่นในทฤษฎีของทุกสิ่ง ), the cosmos (เช่นในจักรวาลวิทยา ), the world (เช่นในการตีความหลายโลก ) และnature (เช่นในกฎธรรมชาติหรือปรัชญาธรรมชาติ ) ^{[ 31 ]}

เนื่องจากความเร็วแสง มีจำกัด จึงมีขีดจำกัด (ที่เรียกว่าขอบฟ้าอนุภาค ) ว่าแสงจะเดินทางได้ไกลแค่ไหนในช่วงอายุของจักรวาลบริเวณอวกาศที่เราสามารถรับแสงได้เรียกว่าจักรวาลที่สังเกตได้ ระยะทาง ที่แท้จริง (วัด ณ เวลาที่กำหนด) ระหว่างโลกกับขอบของจักรวาลที่สังเกตได้คือ 46 พันล้านปีแสง^{[ 42 ] [ 43 ]} (14 พันล้านพาร์เซก ) ทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางของจักรวาลที่สังเกตได้ประมาณ 93 พันล้านปีแสง (28 พันล้านพาร์เซก) ^{[ 42 ]}แม้ว่าระยะทางที่แสงเดินทางจากขอบของจักรวาลที่สังเกตได้จะใกล้เคียงกับอายุของจักรวาลคูณด้วยความเร็วแสง คือ13.8 พันล้านปีแสง (4.2 × 10 ^ ⁹ pc)แต่ระยะทางที่แท้จริงนั้นมากกว่า เพราะขอบของจักรวาลที่สังเกตได้และโลกได้เคลื่อนห่างออกจากกันมากขึ้น^{[ 44 ]}  

เพื่อเป็นการเปรียบเทียบกาแล็กซีทางช้างเผือกมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 87,400 ปีแสง^{[ 45 ]}และกาแล็กซีพี่น้องที่อยู่ใกล้ที่สุดกับกาแล็กซีทางช้างเผือกคือกาแล็กซีแอนโดรเมดาซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 2.5 ล้านปีแสง^{[ 46 ]}

เนื่องจากมนุษย์ไม่สามารถสังเกตอวกาศที่อยู่นอกเหนือขอบเขตของจักรวาลที่สังเกตได้ จึงไม่ทราบว่าขนาดของจักรวาลโดยรวมนั้นมีขอบเขตจำกัดหรือไม่มีที่สิ้นสุด^{[ 10 ] [ 47 ] [ 48 ]}

หากสมมติว่าแบบจำลอง Lambda-CDMถูกต้อง การวัดค่าพารามิเตอร์โดยใช้เทคนิคที่หลากหลายจากการทดลองจำนวนมากจะให้ค่าที่ดีที่สุดของอายุของจักรวาลที่ 13.799 ± 0.021 พันล้านปี ณ ปี 2015 ^{[ 2 ]}

เมื่อเวลาผ่านไป จักรวาลและสิ่งต่างๆ ภายในจักรวาลได้วิวัฒนาการ ตัวอย่างเช่น สัดส่วนของควาซาร์และกาแล็กซีได้เปลี่ยนแปลงไป^{[ 49 ]}และจักรวาลได้ขยายตัวการขยายตัวนี้อนุมานได้จากการสังเกตว่าแสงจากกาแล็กซีที่อยู่ไกลออกไปมีการเลื่อนไปทางแดงซึ่งหมายความว่ากาแล็กซีเหล่านั้นกำลังถอยห่างจากเรา การวิเคราะห์ซูเปอร์โนวาประเภท Iaบ่งชี้ว่าการขยายตัวกำลังเร่งขึ้น^{[ 50 ] [ 51 ]}

ยิ่งมีสสารในจักรวาลมากเท่าไรแรงดึงดูดระหว่างสสารก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น หากจักรวาลมี ความหนาแน่น มากเกินไปมันก็จะยุบตัวลงกลายเป็นหลุมดำอย่างไรก็ตาม หากจักรวาลมี สสาร น้อย เกินไป มันก็จะขยายตัวเร็วเกินไปจนโครงสร้างทางดาราศาสตร์ เช่น กาแล็กซีหรือดาวเคราะห์ ไม่สามารถก่อตัวขึ้นได้^{[ 52 ]}นับตั้งแต่บิ๊กแบง จักรวาลได้ขยายตัวอย่างค่อยเป็นค่อยไป ความหนาแน่น ของมวลและพลังงานของจักรวาล ซึ่งเทียบเท่ากับโปรตอนประมาณ 5 ตัวต่อลูกบาศก์เมตร ทำให้มันขยายตัวได้ตลอด 13.8 พันล้านปีที่ผ่านมา ทำให้มีเวลาเพียงพอที่จะก่อตัวเป็นจักรวาลอย่างที่เราสังเกตเห็นในปัจจุบัน^{[ 53 ]}

มีแรงพลวัตกระทำต่ออนุภาคในเอกภพซึ่งส่งผลต่ออัตราการขยายตัว ก่อนปี 1998 คาดการณ์กันว่าอัตราการขยายตัวจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากอิทธิพลของปฏิสัมพันธ์เชิงแรงโน้มถ่วงในเอกภพ ดังนั้นจึงมีปริมาณที่สังเกตได้เพิ่มเติมในเอกภพที่เรียกว่าพารามิเตอร์การชะลอตัว ซึ่งนักจักรวาลวิทยาหลายคนคาดว่าจะเป็นค่าบวกและเกี่ยวข้องกับความหนาแน่นของสสารในเอกภพ ในปี 1998 พารามิเตอร์การชะลอตัวถูกวัดโดยสองกลุ่มที่แตกต่างกันและพบว่ามีค่าเป็นลบ ประมาณ −0.55 ซึ่งในทางเทคนิคหมายความว่าอนุพันธ์อันดับสองของ ตัวประกอบมาตราส่วนจักรวาล${\displaystyle {\ddot {a}}}$มีผลเป็นบวกในช่วง 5–6 พันล้านปีที่ผ่านมา^{[ 54 ] [ 55 ]}

ฟิสิกส์สมัยใหม่ถือว่าเหตุการณ์ต่างๆถูกจัดระเบียบเป็นปริภูมิเวลา^{[ 56 ]}แนวคิดนี้มีต้นกำเนิดมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษซึ่งทำนายว่าหากผู้สังเกตการณ์คนหนึ่งเห็นเหตุการณ์สองเหตุการณ์เกิดขึ้นในสถานที่ต่างกันในเวลาเดียวกัน ผู้สังเกตการณ์คนที่สองซึ่งกำลังเคลื่อนที่สัมพันธ์กับคนแรกจะเห็นเหตุการณ์เหล่านั้นเกิดขึ้นในเวลาที่แตกต่างกัน^{[ 57 ] : 45–52}ผู้สังเกตการณ์ทั้งสองจะไม่เห็นด้วยเกี่ยวกับเวลา${\displaystyle T}$ระหว่างเหตุการณ์ต่างๆ และพวกเขาจะมีความเห็นไม่ตรงกันเกี่ยวกับระยะทาง${\displaystyle D}$ถึงแม้จะแยกเหตุการณ์ต่างๆ ออกจากกัน แต่พวกเขาจะเห็นพ้องกันในเรื่องความเร็วแสง${\displaystyle c}$และพวกเขาจะวัดค่าเดียวกันสำหรับการรวมกันนั้น${\displaystyle c^{2}T^{2}-D^{2}}$[ ^{57 ] : 80}รากที่สองของค่าสัมบูรณ์ของปริมาณนี้เรียกว่าช่วงเวลา ระหว่างเหตุการณ์สองเหตุการณ์ ช่วงเวลานี้แสดงให้เห็นว่าเหตุการณ์ต่างๆ แยกจากกันมากน้อยเพียง ^ใดไม่ใช่แค่ในอวกาศหรือในเวลา แต่ในบริบทของกาลอวกาศโดยรวม^{[ 57 ] : 84, 136 [ 58 ]}

ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษอธิบายถึงปริภูมิเวลาแบบราบเรียบ ส่วนทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ซึ่งเป็นทฤษฎีต่อจากนั้น อธิบายแรงโน้มถ่วงว่าเป็นความโค้งของปริภูมิเวลาที่เกิดขึ้นเนื่องจากปริมาณพลังงาน เส้นทางโค้งเช่นวงโคจรไม่ได้เป็นผลมาจากแรงที่เบี่ยงเบนวัตถุจากเส้นทางตรงในอุดมคติ แต่เป็นผลมาจากการที่วัตถุพยายามตกลงมาอย่างอิสระผ่านพื้นหลังที่โค้งงอเนื่องจากการมีอยู่ของมวลอื่นๆ ข้อสังเกตของจอห์น อาร์ชิบัลด์ วีลเลอร์ที่กลายเป็นสุภาษิตในหมู่นักฟิสิกส์สรุปทฤษฎีนี้ไว้ว่า "ปริภูมิเวลาบอกสสารว่าจะเคลื่อนที่อย่างไร สสารบอกปริภูมิเวลาว่าจะโค้งงออย่างไร" ^{[ 59 ] [ 60 ]}ดังนั้นจึงไม่มีประโยชน์ที่จะพิจารณาอย่างใดอย่างหนึ่งโดยปราศจากอีกอย่างหนึ่ง^{[ 61 ]}ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตันเป็นการประมาณที่ดีสำหรับการคาดการณ์ของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเมื่อผลกระทบของแรงโน้มถ่วงอ่อนและวัตถุเคลื่อนที่ช้าเมื่อเทียบกับความเร็วแสง^{[ 62 ] : 327 [ 63 ]}

ความสัมพันธ์ระหว่างการกระจายตัวของสสารและความโค้งของปริภูมิเวลาถูกกำหนดโดยสมการสนามของไอน์สไตน์ซึ่งต้อง ใช้ แคลคูลัสเทนเซอร์ในการแสดง^{[ 64 ] : 43 [ 65 ]}จักรวาลดูเหมือนจะเป็นปริภูมิเวลาที่ต่อเนื่องกันอย่างราบรื่นซึ่งประกอบด้วยมิติเชิงพื้นที่ สามมิติ และมิติเชิงเวลา หนึ่ง มิติ ดังนั้น เหตุการณ์ในปริภูมิเวลาของจักรวาลทางกายภาพสามารถระบุได้ด้วยชุดพิกัดสี่ชุด: ( x , y , z , t )

นักจักรวาลวิทยามักทำงานกับ ชิ้น ส่วนอวกาศของกาลอวกาศที่เป็นพื้นผิวของเวลาคงที่ในพิกัดร่วมเคลื่อนที่ รูปทรงเรขาคณิตของชิ้นส่วนอวกาศเหล่านี้ถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์ความหนาแน่นโอเมกา (Ω) ซึ่งกำหนดเป็นความหนาแน่นของสสารเฉลี่ยของจักรวาลหารด้วยค่าวิกฤต ซึ่งจะเลือกรูปทรงเรขาคณิต ที่เป็นไปได้หนึ่งในสามแบบ ขึ้นอยู่กับว่า Ω เท่ากับ น้อยกว่า หรือมากกว่า 1 ซึ่งเรียกว่าจักรวาลแบน จักรวาลเปิด และจักรวาลปิด ตามลำดับ^{[ 66 ]}

การสังเกตการณ์ต่างๆ รวมถึงCosmic Background Explorer (COBE), Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) และ แผนที่ CMB ของ Planckชี้ให้เห็นว่าเอกภพมีขนาดอนันต์แต่มีอายุจำกัด ตามที่อธิบายไว้ใน แบบจำลอง Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker (FLRW) ^{[ 67 ] [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ]}ดังนั้นแบบจำลอง FLRW เหล่านี้จึงสนับสนุนแบบจำลองเงินเฟ้อและแบบจำลองมาตรฐานของจักรวาลวิทยา ซึ่งอธิบายถึง เอกภพที่แบน ราบ และ เป็นเนื้อเดียวกัน ซึ่งปัจจุบันถูกครอบงำโดยสสารมืดและพลังงานมืด^{[ 71 ] [ 72 ]}

ความถี่ของสิ่งมีชีวิตในจักรวาลเป็นประเด็นที่ถูกตรวจสอบบ่อยครั้งในดาราศาสตร์และดาราชีววิทยาโดยเป็นประเด็นของสมการเดรกและมุมมองที่แตกต่างกัน ตั้งแต่การระบุถึงความขัดแย้งของเฟอร์มิสถานการณ์ที่ไม่พบสัญญาณของสิ่งมีชีวิตนอกโลก ไปจนถึงข้อโต้แย้งสำหรับจักรวาลวิทยาชีวฟิสิกส์มุมมองที่ว่าชีวิตเป็นสิ่งที่มีอยู่โดยธรรมชาติในจักรวาลวิทยาทางกายภาพของจักรวาล^{[ 73 ]}

สมมติฐานจักรวาลที่ปรับแต่งอย่างละเอียดคือข้อเสนอที่ว่าเงื่อนไขที่อนุญาตให้สิ่งมีชีวิต ที่สังเกตได้ดำรงอยู่ ในจักรวาลนั้นจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อค่าคงที่ทางฟิสิกส์พื้นฐาน สากลบางอย่าง อยู่ในช่วงค่าที่แคบมากเท่านั้น ตามสมมติฐานนี้ หากค่าคงที่พื้นฐานหลายค่าแตกต่างกันเพียงเล็กน้อย จักรวาลก็ไม่น่าจะเอื้อต่อการก่อตัวและการพัฒนาของสสารโครงสร้างทางดาราศาสตร์ ความหลากหลายของธาตุ หรือสิ่งมีชีวิตอย่างที่เราเข้าใจกัน ไม่ว่าสิ่งนี้จะเป็นจริงหรือไม่ และไม่ว่าคำถามนั้นจะมีความหมายทางตรรกะหรือไม่ ก็เป็นหัวข้อที่มีการถกเถียงกันมาก^{[ 74 ]}ข้อเสนอนี้ได้รับการอภิปรายในหมู่นักปรัชญานักวิทยาศาสตร์นักศาสนศาสตร์และผู้สนับสนุนลัทธิการสร้างโลก^{[ 75 ]}

คำอธิบายว่าทำไมการขยายตัวของจักรวาลจึงเร่งตัวขึ้นยังคงเป็นเรื่องที่เข้าใจยาก มักมีการกล่าวถึงอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของ "พลังงานมืด" ซึ่งเป็นพลังงานรูปแบบที่ไม่รู้จักซึ่งสันนิษฐานว่าแผ่กระจายไปทั่วอวกาศ^{[ 104 ]}บน พื้นฐาน ความสมดุลของมวลและพลังงานความหนาแน่นของพลังงานมืด (~ 7 × 10 ⁻³⁰ g/cm ³ ) น้อยกว่าความหนาแน่นของสสารธรรมดาหรือสสารมืดภายในกาแล็กซีมาก อย่างไรก็ตาม ในยุคพลังงานมืดปัจจุบัน พลังงานมืดกลับมีอิทธิพลเหนือมวลและพลังงานของจักรวาล เนื่องจากมีความสม่ำเสมอทั่วทั้งอวกาศ^{[ 105 ] [ 106 ]}

รูปแบบพลังงานมืดที่เสนอไว้สองแบบคือค่าคงที่จักรวาลวิทยาซึ่งเป็นความหนาแน่นพลังงานคงที่ ที่เติมเต็มพื้นที่อย่างสม่ำเสมอ ^{[ 107 ]}และสนามสเกลาร์เช่นควินเทสเซนส์หรือโมดูลัสซึ่ง เป็นปริมาณ ไดนามิกที่มีความหนาแน่นพลังงานแปรผันตามเวลาและพื้นที่ในขณะที่ยังคงแทรกซึมมากพอที่จะทำให้เกิดอัตราการขยายตัวที่สังเกตได้ โดยปกติแล้ว ส่วนประกอบจากสนามสเกลาร์ที่คงที่ในอวกาศจะรวมอยู่ในค่าคงที่จักรวาลวิทยาด้วย ค่าคงที่จักรวาลวิทยาสามารถกำหนดให้เทียบเท่ากับพลังงานสุญญากาศได้

สสารมืดเป็น สสารสมมุติชนิดหนึ่งที่มองไม่เห็นในสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ทั้งหมด แต่คิดเป็นส่วนใหญ่ของสสารในจักรวาล การมีอยู่และคุณสมบัติของสสารมืดนั้นอนุมานได้จากผลกระทบของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อสสารที่มองเห็นได้ รังสี และโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาล นอกเหนือจากนิวตริโน ซึ่งเป็น สสารมืดร้อนรูปแบบหนึ่งแล้วสสารมืดยังไม่ได้รับการตรวจพบโดยตรง ทำให้มันเป็นหนึ่งในปริศนาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในฟิสิกส์ดาราศาสตร์ สมัยใหม่ สสารมืดไม่ปล่อย หรือดูดซับแสงหรือ รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าอื่นใดในระดับที่มีนัยสำคัญ สสารมืดคาดว่าจะคิดเป็น 26.8% ของมวล-พลังงานทั้งหมด และ 84.5% ของสสารทั้งหมดในจักรวาล^{[ 82 ] [ 108 ]}

มวล-พลังงานที่เหลืออีก 4.9% ของจักรวาลคือสสารธรรมดา ซึ่งก็คืออะตอมไอออนอิเล็กตรอนและวัตถุที่พวกมันก่อตัวขึ้น สสารนี้รวมถึงดาวฤกษ์ซึ่ง ผลิตแสงเกือบทั้งหมด ที่เรามองเห็นจากกาแล็กซี รวมถึงก๊าซระหว่างดาวฤกษ์ในตัวกลางระหว่างดาวฤกษ์และระหว่างกาแล็กซีดาวเคราะห์และวัตถุทั้งหมดจากชีวิตประจำวันที่เราสามารถชน สัมผัส หรือบีบได้^{[ 110 ]}สสารธรรมดาส่วนใหญ่ในจักรวาลนั้นมองไม่เห็น เนื่องจากดาวฤกษ์ที่มองเห็นได้และก๊าซภายในกาแล็กซีและกระจุกดาวคิดเป็นสัดส่วนน้อยกว่า 10 เปอร์เซ็นต์ของสสารธรรมดาที่มีส่วนร่วมในความหนาแน่นของมวล-พลังงานของจักรวาล^{[ 111 ] [ 112 ] [ 113 ]}

สสารธรรมดามักมีอยู่ 4 สถานะ (หรือเฟส ) ได้แก่ของแข็งของเหลวก๊าซและพลาสมา [ ^{114 ]}อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าในเทคนิคการทดลองได้เปิดเผยเฟสอื่นๆ ที่ก่อนหน้านี้เป็นเพียงทฤษฎี เช่นคอนเดนเซตโบส-ไอน์สไตน์และคอนเดนเซตเฟอร์มิออนิก^{[ 115 ] [ 116} ] ^{สสารธรรมดาประกอบด้วยอนุภาคพื้นฐาน} 2 ชนิดได้แก่ควาร์กและเลปตอน [ ^{117 ] ตัวอย่าง}เช่น โปรตอนประกอบด้วยควาร์กอัพ 2 ตัวและ ควาร์กดาวน์ 1 ตัวนิวตรอนประกอบด้วยควาร์กดาวน์ 2 ตัวและควาร์กอัพ 1 ตัว และอิเล็กตรอนเป็นเลปตอนชนิดหนึ่ง อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสของอะตอมซึ่งประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน (ซึ่งทั้งสองเป็นแบริออน ) และอิเล็กตรอนที่โคจรรอบนิวเคลียส^{[ 41 ] : 1476}

ไม่นานหลังจากบิ๊กแบงโปรตอนและนิวตรอนดั้งเดิมก่อตัวขึ้นจากพลาสมาควาร์ก-กลูออนของเอกภพยุคแรกขณะที่มันเย็นตัวลงต่ำกว่า 2 ล้านล้านองศา ไม่กี่นาทีต่อมา ในกระบวนการที่เรียกว่าการสังเคราะห์นิวเคลียสบิ๊กแบงนิวเคลียสก่อตัวขึ้นจากโปรตอนและนิวตรอนดั้งเดิม การสังเคราะห์นิวเคลียสนี้ก่อให้เกิดธาตุที่เบากว่า คือธาตุที่มีเลขอะตอมน้อยๆ จนถึงลิเธียมและเบริลเลียมแต่ปริมาณของธาตุที่หนักกว่าลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้นโบรอน บางส่วน อาจก่อตัวขึ้นในเวลานี้ แต่ธาตุที่หนักกว่าถัดไปคือคาร์บอนไม่ได้ก่อตัวขึ้นในปริมาณมาก การสังเคราะห์นิวเคลียสบิ๊กแบงหยุดลงหลังจากประมาณ 20 นาทีเนื่องจากการลดลงอย่างรวดเร็วของอุณหภูมิและความหนาแน่นของเอกภพที่กำลังขยายตัว การก่อตัวของธาตุที่หนักกว่า ในภายหลัง เป็นผลมาจากการสังเคราะห์นิวเคลียสของดาวฤกษ์และการสังเคราะห์นิวเคลียสของซูเปอร์โนวา^{[ 118 ]}

สสารธรรมดาและแรงที่กระทำต่อสสารสามารถอธิบายได้ในแง่ของอนุภาคพื้นฐาน [ ^{119 ] บาง}ครั้งอนุภาคเหล่านี้ถือว่าเป็นพื้นฐานเพราะไม่มีโครงสร้างย่อยที่รู้จัก^{[ 120 ] [ 121 ]}ในแบบจำลองร่วมสมัยส่วนใหญ่ อนุภาคเหล่านี้ถูกมองว่าเป็นจุดในอวกาศ^{[ 122 ]}อนุภาคพื้นฐานทั้งหมดได้รับการอธิบายโดยกลศาสตร์ควอนตัมและแสดงให้เห็น ถึง ความเป็นคู่ของคลื่นและอนุภาค : พฤติกรรมของพวกมันมีทั้งลักษณะคล้ายอนุภาคและ คล้าย คลื่นที่ปรากฏภายใต้สถานการณ์ที่แตกต่างกัน^{[ 123 ]}

สิ่งสำคัญอย่างยิ่งคือแบบจำลองมาตรฐานซึ่งเป็นทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับ ปฏิสัมพันธ์ ทางแม่เหล็กไฟฟ้าและปฏิสัมพันธ์นิวเคลียร์แบบอ่อนและแบบแรง^{[ 124 ]}แบบจำลองมาตรฐานได้รับการสนับสนุนจากการยืนยันเชิงทดลองของการมีอยู่ของอนุภาคที่ประกอบเป็นสสาร ได้แก่ควาร์กและเลปตอนและคู่ " ปฏิสสาร " ที่สอดคล้องกัน รวมถึงอนุภาคแรงที่ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในปฏิสัมพันธ์ได้แก่ โฟตอน โบซอน W และ Zและกลูออน [ ^{120 ] แบบ}จำลองมาตรฐานทำนายการมีอยู่ของโบซอนฮิกส์ ที่เพิ่งค้นพบ ซึ่งเป็นอนุภาคที่เป็นการแสดงออกของสนามภายในจักรวาลที่สามารถมอบมวลให้กับอนุภาคได้^{[ 125 ] [ 126 ]}เนื่องจากความสำเร็จในการอธิบายผลการทดลองที่หลากหลาย แบบจำลองมาตรฐานจึงถูกมองว่าเป็น "ทฤษฎีของเกือบทุกสิ่ง" ในบางครั้ง^{[ 124 ]}อย่างไรก็ตาม แบบจำลองมาตรฐานไม่ได้รองรับแรงโน้มถ่วง ทฤษฎี "ของทุกสิ่ง" ที่แท้จริงเกี่ยวกับแรงและอนุภาคยังไม่บรรลุผล^{[ 127 ]}

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเป็นทฤษฎีทางเรขาคณิต ของแรงโน้มถ่วงที่คิดค้นโดยอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ในปี 1915 และยังคงเป็นคำอธิบายมาตรฐานของแรงโน้มถ่วงในฟิสิกส์สมัยใหม่ ทฤษฎีนี้ ขยายทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและกฎแรงโน้มถ่วงสากลของนิวตัน โดย ^{อธิบาย}แรงโน้มถ่วงว่าเป็นปรากฏการณ์ของความโค้งของอวกาศและเวลา (กาลอวกาศ) ในกรอบนี้ ความโค้งของกาลอวกาศถูกกำหนดโดยพลังงานและโมเมนตัมของสสารและรังสี [ ^{136 ]}

ความสัมพันธ์นี้แสดงออกมาผ่านสมการสนามของไอน์สไตน์ซึ่งเชื่อมโยงการกระจายตัวของสสารและพลังงานเข้ากับเรขาคณิตของกาลอวกาศ เรขาคณิตที่เกิดขึ้นจะควบคุมการเคลื่อนที่ของสสาร ดังนั้นคำตอบของสมการเหล่านี้จึงอธิบายว่าจักรวาลวิวัฒนาการอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป^{[ 136 ]}

ภายใต้หลักการจักรวาลวิทยาซึ่งถือว่าเอกภพมีความเป็นเนื้อเดียวกันและสมมาตรในระดับใหญ่ สมการสนามยอมรับคลาสของคำตอบที่อธิบายโดยเทนเซอร์เมตริกที่เรียกว่าเมตริก Friedmann–Lemaître–Robertson–Walkerในคำอธิบายนี้ เอกภพมีลักษณะเฉพาะด้วยปริมาณสองอย่าง ได้แก่ ตัวประกอบมาตราส่วน ซึ่งอธิบายว่าขนาดโดยรวมเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป และดัชนีความโค้ง ซึ่งระบุเรขาคณิตเชิงพื้นที่ ความโค้งอาจเป็นแบบแบน โค้งบวก หรือโค้งลบ^{[ 137 ]}

วิวัฒนาการของปัจจัยมาตราส่วนขึ้นอยู่กับทั้งความโค้งเชิงพื้นที่และค่าคงที่จักรวาลวิทยาซึ่งแสดงถึงความหนาแน่นของพลังงานของพื้นที่ว่างเปล่าและอาจเกี่ยวข้องกับพลังงานมืด^{[ 136 ] [ 83 ]}ความสัมพันธ์ที่ควบคุมวิวัฒนาการนี้เรียกว่าสมการฟรีดมันน์ซึ่งนำเสนอโดยอเล็กซานเดอร์ ฟรีดมันน์

ความโค้งกำหนดเรขาคณิตโดยรวมของอวกาศ จักรวาลที่มีความโค้งเป็นบวกจะมีปริมาตรจำกัดและสามารถมองเห็นได้เป็นทรงกลมสามมิติ จักรวาลที่แบนราบหรือมีความโค้งเป็นลบจะมีขนาดอนันต์ในเชิงพื้นที่^{[ 138 ]}แม้ว่าสิ่งนี้อาจดูขัดกับสัญชาตญาณ แต่แบบจำลองที่มีความโค้งแบนราบหรือเป็นลบจะช่วยให้จักรวาลอนันต์เกิดขึ้นจากสถานะเริ่มต้นที่ปัจจัยมาตราส่วนเป็นศูนย์ ซึ่งสอดคล้องกับหลักการทางจักรวาลวิทยาการเปรียบเทียบได้แก่ระนาบอนันต์ (แบนราบ) หรือรูปทรงเรขาคณิตอื่นๆ เช่นทอรัส

ชะตากรรมสุดท้ายของจักรวาลขึ้นอยู่กับทั้งความโค้งและค่าคงที่ทางจักรวาลวิทยา จักรวาลที่มีความหนาแน่นเพียงพอและมีความโค้งเป็นบวกจะยุบตัวลงในที่สุดด้วยปรากฏการณ์บิ๊กครันช์ซึ่งอาจตามมาด้วยบิ๊กบาวน์ซในทางตรงกันข้าม จักรวาลที่แบนราบหรือมีความโค้งเป็นลบจะขยายตัวอย่างไม่มีที่สิ้นสุด เข้าใกล้บิ๊กฟรีซและในที่สุดก็จะถึงจุดจบของจักรวาลเนื่องจากความร้อนการสังเกตการณ์บ่งชี้ว่าการขยายตัวของจักรวาลกำลังเร่งตัวขึ้น ทำให้เกิดความเป็นไปได้ของบิ๊กริปข้อมูลปัจจุบันชี้ให้เห็นว่าจักรวาลเกือบจะแบนราบ โดยมีความหนาแน่นใกล้เคียงกับค่าวิกฤตที่แยกการยุบตัวออกจากการขยายตัวอย่างไม่มีที่สิ้นสุด^{[ 139 ]}

ทฤษฎีเชิงคาดการณ์บางทฤษฎีเสนอว่าจักรวาลของเราเป็นเพียงหนึ่งในชุดของจักรวาลที่ไม่เชื่อมต่อกัน ซึ่งโดยรวมเรียกว่ามัลติเวิร์ส [ ^{140 ] [ 141 ] อุปมาอุปไมย}ที่เห็นภาพได้ง่ายของแนวคิดเหล่านี้คือกลุ่มของฟองสบู่ ที่แยกจากกัน ซึ่งผู้สังเกตการณ์ที่อาศัยอยู่ในฟองสบู่หนึ่งไม่สามารถโต้ตอบกับผู้ที่อยู่ในฟองสบู่อื่นได้ แม้แต่ในทางทฤษฎี^{[ 142 ]}ตามคำศัพท์ทั่วไป ฟองสบู่แต่ละฟองของกาลอวกาศเรียกว่าจักรวาลในขณะที่กาลอวกาศเฉพาะของมนุษย์เรียกว่าจักรวาล [ ^{140 ]}เช่นเดียวกับที่มนุษย์เรียกดวงจันทร์ ของโลกว่า ดวง จันทร์ กลุ่มของกาลอวกาศที่แยกจากกันทั้งหมดนี้เรียกว่ามัลติเวิร์^{ส[ 140 ]}

Max TegmarkและBrian Greeneได้เสนอแผนการจำแนกประเภทที่แตกต่างกันสำหรับแนวคิดเรื่องพหุจักรวาล ในแผนการของ Tegmark พหุจักรวาลอาจเกิดจากขนาดอันมหาศาลของกาลอวกาศ จากกระบวนการทางจักรวาลวิทยาที่สร้างฟองกาลอวกาศ^{[ 143 ]} จาก ความเป็นเอกภาพทางกลศาสตร์ควอนตัมหรือเพราะเราอาศัยอยู่ในโครงสร้างทางคณิตศาสตร์ หากอวกาศเป็นอนันต์ หรือมีขนาดใหญ่และสม่ำเสมอเพียงพอ เหตุการณ์ที่เหมือนกันของประวัติศาสตร์ของปริมาตรฮับเบิล ทั้งหมดของโลก จะเกิดขึ้นเป็นระยะ ๆ โดยบังเอิญ Tegmark คำนวณว่าสิ่งที่เรียกว่าคู่แฝด ที่ใกล้ที่สุดของเราอยู่ ห่างจากเรา10 ^{10 115} เมตร ( ฟังก์ชันเลขชี้กำลังสองเท่าที่ใหญ่กว่ากูเกิลเพล็กซ์ ) ^{[ 144 ]}พื้นฐานทางกายภาพของแนวคิดเหล่านี้ถูกท้าทาย^{[ 145 ] [ 146 ]}

หลายวัฒนธรรมมีเรื่องเล่าที่อธิบายถึงต้นกำเนิดของโลกและจักรวาลโดยทั่วไปแล้ววัฒนธรรมต่างๆ ถือว่าเรื่องเล่าเหล่านี้มีความจริงอยู่ บ้าง อย่างไรก็ตาม มีความเชื่อที่แตกต่างกันมากมายเกี่ยวกับวิธีการนำเรื่องเล่าเหล่านี้ไปใช้ในหมู่ผู้ที่เชื่อในต้นกำเนิดเหนือธรรมชาติ ตั้งแต่พระเจ้าสร้างจักรวาลขึ้นมาโดยตรงอย่างที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน ไปจนถึงพระเจ้าเป็นเพียงผู้ตั้ง "ล้อให้หมุน" (เช่น ผ่านกลไกต่างๆ เช่น บิ๊กแบงและวิวัฒนาการ) ^{[ 150 ]}

นักชาติพันธุ์วิทยาและนักมานุษยวิทยาที่ศึกษาตำนานได้พัฒนารูปแบบการจำแนกประเภทต่างๆ สำหรับธีมต่างๆ ที่ปรากฏในเรื่องราวการสร้างโลก^{[ 151 ] [ 152 ]}ตัวอย่างเช่น ในเรื่องราวประเภทหนึ่ง โลกถือกำเนิดจากไข่โลกเรื่องราวดังกล่าวได้แก่มหากาพย์Kalevalaของฟินแลนด์ เรื่องราวของPangu ของจีนหรือBrahmanda Purana ของอินเดียในเรื่องราวที่เกี่ยวข้อง จักรวาลถูกสร้างขึ้นโดยสิ่งมีชีวิตเดียวที่แผ่ขยายหรือสร้างบางสิ่งบางอย่างด้วยตัวของมันเอง เช่นแนวคิดของพุทธศาสนาทิเบต เรื่อง Adi-Buddhaเรื่องราวของGaia (พระแม่ธรณี) ของกรีกโบราณ ตำนาน เทพธิดาCoatlicue ของชาว แอ ซเท็ก เรื่องราวของเทพเจ้าAtum ของอียิปต์โบราณและเรื่องราวการสร้างโลกในปฐม กาลของศาสนา ยูดาห์-คริสเตียนซึ่งพระเจ้าของอับราฮัมสร้างจักรวาล ในเรื่องราวอีกประเภทหนึ่ง จักรวาลถูกสร้างขึ้นจากการรวมกันของเทพเจ้าชายและหญิง เช่น เรื่องราว ของRangi และ Papa ของ ชาวเมารีในเรื่องเล่าอื่นๆ จักรวาลถูกสร้างขึ้นโดยการสร้างจากวัสดุที่มีอยู่ก่อนแล้ว เช่น ศพของเทพเจ้าที่ตายแล้ว—ดังเช่นเทียแมทในมหากาพย์บาบิโลนEnuma Elishหรือจากยักษ์Ymirในเทพปกรณัมนอร์ส —หรือจากวัสดุที่วุ่นวาย เช่นIzanagiและIzanamiในเทพปกรณัมญี่ปุ่นในเรื่องเล่าอื่นๆ จักรวาลกำเนิดมาจากหลักการพื้นฐาน เช่นพราหมณ์และปรักฤติและตำนานการสร้างของเซเรอร์^{[ 153 ]}

นักปรัชญากรีกก่อนยุคโสกราตีสและนักปรัชญาอินเดียได้พัฒนาแนวคิดทางปรัชญาเกี่ยวกับจักรวาลในยุคแรกๆ^{[ 147 ] [ 154 ]}นักปรัชญากรีกยุคแรกๆ สังเกตว่าสิ่งที่ปรากฏอาจหลอกลวงได้ และพยายามทำความเข้าใจความเป็นจริงที่อยู่เบื้องหลังสิ่งที่ปรากฏ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขาสังเกตเห็นความสามารถของสสารในการเปลี่ยนรูปแบบ (เช่น น้ำแข็งเป็นน้ำเป็นไอน้ำ) และนักปรัชญาหลายคนเสนอว่าวัสดุทางกายภาพทั้งหมดในโลกเป็นรูปแบบต่างๆ ของวัสดุดั้งเดิมเพียงอย่างเดียว หรืออาร์คี (arche ) คนแรกที่ทำเช่นนั้นคือเธลส์ซึ่งเสนอว่าวัสดุนี้คือน้ำอนาซิแมนเดอร์ศิษย์ของเธลส์เสนอว่าทุกสิ่งมาจากอะเพรอน (apeiron ) ที่ไร้ขีดจำกัด อนาซิเมเนสเสนอว่าวัสดุดั้งเดิมคืออากาศเนื่องจากคุณสมบัติที่ดึงดูดและผลักดันที่ทำให้อาร์คีควบแน่นหรือแยกตัวออกเป็นรูปแบบต่างๆอนาซาโกราสเสนอหลักการของนูส (จิตใจ) ในขณะที่เฮราคลิตัสเสนอไฟ (และพูดถึงโลโกส ) เอมเปโดคลีสเสนอว่าธาตุทั้งสี่คือ ดิน น้ำ อากาศ และไฟ แบบจำลองธาตุทั้งสี่ของเขากลายเป็นที่นิยมมาก เช่นเดียวกับพีทาโกราสเพลโตเชื่อว่าทุกสิ่งประกอบด้วยตัวเลขโดยธาตุของเอมเปโดคลีสอยู่ในรูปของทรงหลายเหลี่ยมแบบเพลโต เดโมคริตุ สและนักปรัชญารุ่นหลัง—โดยเฉพาะอย่างยิ่งลูซิปปัส —เสนอว่าจักรวาลประกอบด้วยอะตอม ที่แบ่งแยกไม่ได้ ซึ่งเคลื่อนที่ผ่านความว่างเปล่า ( สุญญากาศ ) แม้ว่าอริสโตเติลจะไม่เชื่อว่าจะเป็นไปได้ เพราะอากาศเช่นเดียวกับน้ำมีความต้านทานต่อการเคลื่อนที่อากาศจะพุ่งเข้าไปเติมเต็มความว่างเปล่าทันที และยิ่งไปกว่านั้น หากไม่มีความต้านทาน มันก็จะทำเช่นนั้นได้อย่างรวดเร็วอย่างไม่มีที่สิ้นสุด^{[ 147 ]}

แม้ว่าเฮราคลิตัสจะโต้แย้งถึงการเปลี่ยนแปลงชั่วนิรันดร์^{[ 155 ]} แต่ พาร์เมนิดส์ผู้ร่วมสมัยของเขากลับเน้นย้ำถึงความไม่เปลี่ยนแปลง บทกวีว่าด้วยธรรมชาติ ของพาร์เมนิดส์ ถูกตีความว่าการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดเป็นเพียงภาพลวงตา ความจริงพื้นฐานที่แท้จริงนั้นไม่เปลี่ยนแปลงชั่วนิรันดร์และมีธรรมชาติเดียว หรืออย่างน้อยที่สุด คุณลักษณะสำคัญของทุกสิ่งที่มีอยู่จะต้องดำรงอยู่ชั่วนิรันดร์โดยไม่มีต้นกำเนิด การเปลี่ยนแปลง หรือจุดจบ^{[ 156 ]}เซโนแห่งเอเลียศิษย์ของเขา ได้ท้าทายความคิดทั่วไปเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวด้วย ปริศนาที่มีชื่อเสียงหลายประการอริสโตเติลตอบสนองต่อปริศนาเหล่านี้โดยการพัฒนาแนวคิดของอนันต์ที่นับได้ที่เป็นไปได้ เช่นเดียวกับความต่อเนื่องที่แบ่งได้ไม่สิ้นสุด^{[ 157 ] [ 158 ]}

นักปรัชญาชาวอินเดียชื่อกานาดาผู้ก่อตั้ง สำนัก ไวเศศิกะได้พัฒนาแนวคิดเรื่องอะตอมนิยมและเสนอว่าแสงและความร้อนเป็นรูปแบบหนึ่งของสารเดียวกัน^{[ 159 ]}ในศตวรรษที่ 5 นักปรัชญาชาวพุทธ ที่เชื่อในอะตอมนิยม ชื่อทิกนาคะได้เสนอว่าอะตอมมีขนาดเล็กเท่าจุด ไม่มีระยะเวลา และประกอบด้วยพลังงาน พวกเขาปฏิเสธการมีอยู่ของสสารและเสนอว่าการเคลื่อนไหวประกอบด้วยแสงวาบชั่วขณะของกระแสพลังงาน^{[ 160 ]}

แนวคิดเรื่องความจำกัดของเวลาได้รับแรงบันดาลใจจากหลักคำสอนเรื่องการสร้างโลกที่ ศาสนา อับราฮัมทั้งสามศาสนา มีร่วมกัน ได้แก่ศาสนายูดาห์ศาสนาคริสต์และศาสนาอิสลามนักปรัชญาคริสเตียนจอห์น ฟิโลโพนัสได้นำเสนอข้อโต้แย้งทางปรัชญาต่อแนวคิดของชาวกรีกโบราณเกี่ยวกับอดีตและอนาคตที่ไม่มีที่สิ้นสุด ข้อโต้แย้งของฟิโลโพนัสต่ออดีตที่ไม่มีที่สิ้นสุดถูกนำไปใช้โดยนักปรัชญามุสลิมยุคแรกอัล-คินดี (อัลกินดัส) นักปรัชญาชาวยิวซาเดีย กาออน ( ซาเดีย เบน โจเซฟ) และนักเทววิทยาชาวมุสลิมอัล-กาซาลี (อัลกาเซล) ^{[ 161 ]}

ลัทธิแพนธีอิสม์คือ ความเชื่อ ทางปรัชญาศาสนาที่ว่าจักรวาลนั้นเหมือนกับพระเจ้าและเป็น สิ่งมีชีวิต หรือสิ่งสูงสุด^{[ 162 ]} ดังนั้นจักรวาลทางกายภาพจึงถูกเข้าใจว่าเป็น เทพเจ้าที่ครอบคลุมและสถิตอยู่ภายใน^{[ 163 ]} คำว่า 'แพนธีอิสต์' หมายถึงผู้ที่เชื่อว่าทุกสิ่งประกอบกันเป็นเอกภาพ และเอกภาพนี้เป็นสิ่งศักดิ์สิทธิ์ ประกอบด้วย เทพเจ้าหรือเทพธิดาที่ครอบคลุมและปรากฏให้เห็น^{[ 164 ] [ 165 ]}

บันทึกลายลักษณ์อักษรที่เก่าแก่ที่สุดที่สามารถระบุได้ว่าเป็นบรรพบุรุษของดาราศาสตร์สมัยใหม่มาจากอียิปต์โบราณและเมโสโปเตเมียในช่วงประมาณ 3000 ถึง 1200 ปีก่อนคริสตกาล^{[ 166 ] [ 167 ]}นักดาราศาสตร์ชาวบาบิโลนในศตวรรษที่ 7 ก่อนคริสตกาลมองว่าโลกเป็นแผ่นดิสก์แบนที่ล้อมรอบด้วยมหาสมุทร^{[ 168 ] [ 169 ]}

นักปรัชญา กรีกรุ่นหลังเมื่อสังเกตการเคลื่อนที่ของเทห์ฟากฟ้า ต่างก็สนใจที่จะพัฒนารูปแบบของจักรวาลโดยอาศัยหลักฐานเชิงประจักษ์ ที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น แบบ จำลองจักรวาลวิทยายุคแรกๆ บางส่วนได้รับการพัฒนาโดย นักปรัชญา กรีกและอินเดีย โบราณ และเป็นแบบศูนย์กลางโลก โดยวางโลกไว้ที่ศูนย์กลาง^{[ 170 ] [ 147 ]}แบบจำลองที่สอดคล้องกันแบบแรกถูกเสนอโดยยูโดซัสแห่งคนิดอส ศิษย์ของเพลโตผู้ซึ่งยึดถือแนวคิดของเพลโตที่ว่าการเคลื่อนที่ของเทห์ฟากฟ้าจะต้องเป็นวงกลม เพื่ออธิบายความซับซ้อนของการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ที่ทราบกันดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเคลื่อนที่ย้อนกลับ แบบจำลองของยูโดซัสจึงรวมทรงกลม ท้องฟ้าที่แตกต่างกัน 27 ทรง กลม ได้แก่ สี่ทรงกลมสำหรับดาวเคราะห์แต่ละดวงที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า สามทรงกลมสำหรับดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ และหนึ่งทรงกลมสำหรับดวงดาว ทรงกลมทั้งหมดเหล่านี้มีศูนย์กลางอยู่ที่โลก ซึ่งยังคงอยู่นิ่งในขณะที่ทรงกลมเหล่านี้หมุนไปตลอดกาล อริสโตเติลได้ขยายความแบบจำลองนี้ โดยเพิ่มจำนวนทรงกลมเป็น 55 เพื่ออธิบายรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ สำหรับอริสโตเติลสสาร ปกติ ทั้งหมดถูกบรรจุอยู่ภายในทรงกลมของโลก และปฏิบัติตามกฎที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจาก ส สารบนท้องฟ้า^{[ 171 ] [ 172 ]}

ตำรา De Mundoหลังยุคอริสโตเติล(ซึ่งไม่ทราบผู้แต่งและวันที่แน่ชัด) ระบุว่า “องค์ประกอบห้าอย่าง ตั้งอยู่ในทรงกลมในห้าภูมิภาค โดยในแต่ละกรณี องค์ประกอบที่เล็กกว่าจะถูกล้อมรอบด้วยองค์ประกอบที่ใหญ่กว่า กล่าวคือ โลกถูกล้อมรอบด้วยน้ำ น้ำถูกล้อมรอบด้วยอากาศ อากาศถูกล้อมรอบด้วยไฟ และไฟถูกล้อมรอบด้วยอีเธอร์ ประกอบกันเป็นจักรวาลทั้งหมด” ^{[ 173 ]}แบบจำลองนี้ได้รับการปรับปรุงโดยคาลลิปปัสและหลังจากที่ละทิ้งทรงกลมศูนย์กลางแล้ว แบบจำลองนี้ก็สอดคล้องกับการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์อย่างสมบูรณ์แบบโดยปโตเลมี [ ^{174 ] ความ}สำเร็จของแบบจำลองดังกล่าวส่วนใหญ่เกิดจากข้อเท็จจริงทางคณิตศาสตร์ที่ว่า ฟังก์ชันใดๆ (เช่น ตำแหน่งของดาวเคราะห์) สามารถแยกออกเป็นชุดของฟังก์ชันวงกลม ( โหมดฟูริเยร์ ) ได้ นักวิทยาศาสตร์ชาวกรีกคนอื่นๆ เช่นฟิโลเลาส์นักปรัชญาชาวพีทาโกเรียนได้ตั้งสมมติฐาน (ตาม บันทึกของ สโตเบอุส ) ว่าที่ใจกลางของจักรวาลมี “ไฟกลาง” ซึ่งโลกดวงอาทิตย์ดวงจันทร์และดาวเคราะห์โคจรรอบด้วยการเคลื่อนที่แบบวงกลมสม่ำเสมอ^{[ 175 ]}

อริสตาร์คัสแห่งซามอสนักดาราศาสตร์ชาวกรีก เป็นบุคคลแรกที่เสนอ แบบจำลองจักรวาลแบบ เฮลิโอเซนทริก ( ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง ) แม้ว่าต้นฉบับจะสูญหายไปแล้ว แต่มีการอ้างอิงถึงแบบจำลองเฮลิโอเซนทริกของอริสตาร์คัส ใน หนังสือThe Sand Reckonerของอาร์คิมิดีส โดยอาร์คิมิดีสเขียนไว้ว่า:

กษัตริย์เจลอน ท่านทราบดีว่าจักรวาลเป็นชื่อที่นักดาราศาสตร์ส่วนใหญ่ใช้เรียกทรงกลมที่มีจุดศูนย์กลางอยู่ที่จุดศูนย์กลางของโลก ในขณะที่รัศมีของมันเท่ากับเส้นตรงที่ลากระหว่างจุดศูนย์กลางของดวงอาทิตย์และจุดศูนย์กลางของโลก นี่คือคำอธิบายทั่วไปที่ท่านเคยได้ยินจากนักดาราศาสตร์ แต่อริสตาร์คัสได้เขียนหนังสือเล่มหนึ่งซึ่งประกอบด้วยสมมติฐานบางประการ ซึ่งปรากฏว่าเป็นผลจากสมมติฐานเหล่านั้น จักรวาลนั้นใหญ่กว่าจักรวาลที่กล่าวถึงไปหลายเท่า สมมติฐานของเขาคือ ดาวฤกษ์และดวงอาทิตย์ยังคงอยู่กับที่ โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์บนเส้นรอบวงของวงกลม โดยดวงอาทิตย์อยู่ตรงกลางวงโคจร และทรงกลมของดาวฤกษ์ที่อยู่รอบจุดศูนย์กลางเดียวกับดวงอาทิตย์นั้นมีขนาดใหญ่มากจนวงกลมที่เขาสมมติว่าโลกโคจรรอบนั้นมีสัดส่วนกับระยะห่างของดาวฤกษ์เท่ากับสัดส่วนของจุดศูนย์กลางของทรงกลมกับพื้นผิวของมัน^{[ 176 ]}

อริสตาร์คัสจึงเชื่อว่าดวงดาวอยู่ไกลมาก และมองว่านี่เป็นเหตุผลที่ ไม่มีการสังเกต พารัลแลกซ์ของดาวฤกษ์นั่นคือ ไม่มีการสังเกตการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของดาวฤกษ์ในขณะที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ อันที่จริงแล้วดวงดาวอยู่ไกลกว่าระยะทางที่สันนิษฐานกันโดยทั่วไปในสมัยโบราณมาก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมพารัลแลกซ์ของดาวฤกษ์จึงตรวจจับได้ด้วยเครื่องมือที่มีความแม่นยำสูงเท่านั้น แบบจำลองโลกเป็นศูนย์กลาง ซึ่งสอดคล้องกับพารัลแลกซ์ของดาวเคราะห์ ถือเป็นคำอธิบายสำหรับการไม่สามารถสังเกตพารัลแลกซ์ของดาวฤกษ์ได้^{[ 177 ]}

นักดาราศาสตร์คนอื่นจากยุคโบราณที่ทราบชื่อซึ่งสนับสนุนแบบจำลองสุริยจักรวาลของอริสตาร์คัสมีเพียงเซเลอุคัสแห่งเซเลเซียนักดาราศาสตร์ชาวเฮลเลนิสติกผู้มีชีวิตอยู่หนึ่งศตวรรษหลังจากอริสตาร์คัส^{[ 178 ] [ 179 ] [ 180 ]}ตามที่พลูตาร์คกล่าว เซเลอุคัสเป็นคนแรกที่พิสูจน์ระบบสุริยจักรวาลโดยใช้เหตุผลแต่ไม่ทราบว่าเขาใช้ข้อโต้แย้งใด ข้อโต้แย้งของเซเลอุคัสเกี่ยวกับจักรวาลวิทยาแบบสุริยจักรวาลน่าจะเกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์ น้ำ ขึ้นน้ำลง^{[ 181 ]}ตามที่สตรโบ (1.1.9) กล่าว เซเลอุคัสเป็นคนแรกที่ระบุว่าน้ำขึ้นน้ำลงเกิดจากแรงดึงดูดของดวงจันทร์ และความสูงของน้ำขึ้นน้ำลงขึ้นอยู่กับตำแหน่งของดวงจันทร์เมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์^{[ 182 ]}อีกทางหนึ่ง เขาอาจพิสูจน์ระบบสุริยจักรวาลโดยการกำหนดค่าคงที่ของ แบบจำลอง ทางเรขาคณิตสำหรับระบบนี้ และโดยการพัฒนาวิธีการคำนวณตำแหน่งของดาวเคราะห์โดยใช้แบบจำลองนี้ คล้ายกับนิโคลัส โคเปอร์นิคัสในศตวรรษที่ 16 ^{[ 183 ]}ในช่วงยุคกลางนักดาราศาสตร์ชาวเปอร์เซียอัลบูมาซาร์^{[ 184 ]}และอัล-ซิจซี [ ^{185 ] ก็ได้}เสนอแบบจำลองสุริยจักรวาล เช่นกัน

แบบจำลองของอริสโตเติลได้รับการยอมรับในโลกตะวันตกเป็นเวลาประมาณสองพันปี จนกระทั่งโคเปอร์นิคัสได้ฟื้นฟูมุมมองของอริสตาร์คัสที่ว่าข้อมูลทางดาราศาสตร์สามารถอธิบายได้อย่างสมเหตุสมผลมากขึ้นหากโลกหมุนรอบแกนของตัวเองและดวงอาทิตย์อยู่ที่ศูนย์กลางของจักรวาล^{[ 186 ]}

ใจกลางวิหารนั้นคือดวงอาทิตย์ เพราะใครเล่าจะนำตะเกียงของวิหารอันงดงามนี้ไปไว้ในที่อื่นหรือที่ที่ดีกว่านี้ ในเมื่อที่นี่สามารถส่องสว่างไปทั่วทุกหนแห่งได้?

ดังที่โคเปอร์นิคัสได้กล่าวไว้ แนวคิดที่ว่าโลกหมุนรอบตัวเองนั้นมีมาแต่โบราณ อย่างน้อยก็ย้อนไปถึงฟิโลเลาส์ ( ประมาณ450 ปีก่อนคริสตกาล ) เฮราคลิดส์ ปอนติคัส ( ประมาณ 350 ปีก่อน คริสตกาล ) และเอคแฟนตัสแห่งพีทาโก เรียน ประมาณหนึ่งศตวรรษก่อนโคเปอร์นิคัส นักวิชาการคริสเตียนนิโคลัสแห่งคูซาก็ได้เสนอว่าโลกหมุนรอบแกนของตัวเองในหนังสือของเขาเรื่องOn Learned Ignorance (1440) ^{[ 187 ]}อัล-ซิจซี^{[ 188 ]}ก็ได้เสนอว่าโลกหมุนรอบแกนของตัวเองเช่นกันหลักฐานเชิงประจักษ์เกี่ยวกับการหมุนรอบแกนของโลกโดยใช้ปรากฏการณ์ของดาวหางนั้นได้รับการนำเสนอโดยทูซี (1201–1274) และอาลี กุชจี (1403–1474) ^{[ 189 ]}

จักรวาลวิทยานี้ได้รับการยอมรับจากไอแซค นิวตันคริสเตียนฮุยเกนส์และนักวิทยาศาสตร์รุ่นหลัง^{[ 190 ]} นิวตันแสดงให้เห็นว่า กฎการเคลื่อนที่ และแรงโน้มถ่วง เดียวกันนั้นใช้ได้กับสสารบนโลกและสสารในอวกาศ ทำให้การแบ่งแยกของอริสโตเติลระหว่างทั้งสองนั้นล้าสมัยไปเอ็ดมันด์ ฮัลลีย์ (1720) ^{[ 191 ]}และฌอง-ฟิลิปป์ เดอ เชโซ (1744) ^{[ 192 ]}สังเกตเห็นโดยอิสระว่าสมมติฐานของพื้นที่อนันต์ที่เต็มไปด้วยดวงดาวอย่างสม่ำเสมอจะนำไปสู่การทำนายว่าท้องฟ้ายามค่ำคืนจะสว่างเท่ากับดวงอาทิตย์เอง ซึ่งต่อมาเป็นที่รู้จักกันในชื่อปรากฏการณ์โอลเบอร์สในศตวรรษที่ 19 ^{[ 193 ]}นิวตันเชื่อว่าพื้นที่อนันต์ที่เต็มไปด้วยสสารอย่างสม่ำเสมอจะทำให้เกิดแรงและความไม่เสถียรที่ไม่มีที่สิ้นสุด ทำให้สสารถูกบีบอัดเข้าด้านในภายใต้แรงโน้มถ่วงของตัวเอง^{[ 190 ]}ความไม่เสถียรนี้ได้รับการชี้แจงในปี 1902 โดยเกณฑ์ความไม่เสถียรของจีนส์^{[ 194 ]}วิธีแก้ปัญหาความขัดแย้งเหล่านี้วิธีหนึ่งคือ จักรวาล Charlierซึ่งสสารถูกจัดเรียงตามลำดับชั้น (ระบบของวัตถุที่โคจรซึ่งตัวมันเองก็โคจรอยู่ในระบบที่ใหญ่กว่าไปเรื่อยๆอย่างไม่มีที่สิ้นสุด ) ใน ลักษณะ แฟรกทัลทำให้จักรวาลมีความหนาแน่นโดยรวมน้อยมากจนแทบไม่มีนัยสำคัญ แบบจำลองจักรวาลวิทยาดังกล่าวได้รับการเสนอไว้ก่อนหน้านี้ในปี 1761 โดยJohann Heinrich Lambert ^{[ 195 ] [ 196 ]}

ในช่วงศตวรรษที่ 18 อิมมานูเอล คานต์คาดการณ์ว่าเนบิวลาอาจเป็นกาแล็กซีทั้งหมดที่แยกจากทางช้างเผือก^{[ 191 ]}และในปี 1850 อเล็กซานเดอร์ ฟอน ฮุมโบลต์เรียกกาแล็กซีที่แยกจากกันเหล่านี้ ว่า Weltinselnหรือ "เกาะโลก" ซึ่งต่อมาได้พัฒนาเป็น "จักรวาลเกาะ" ^{[ 197 ] [ 198 ]}ในปี 1919 เมื่อกล้องโทรทรรศน์ฮุกเกอร์สร้างเสร็จ มุมมองที่แพร่หลายในขณะนั้นคือจักรวาลประกอบด้วยกาแล็กซีทางช้างเผือกทั้งหมดเอ็ดวิน ฮับเบิล ใช้กล้องโทรทรรศน์ฮุกเกอร์ระบุตัวแปรเซเฟอิดในเนบิวลาเกลียวหลายแห่ง และในปี 1922–1923 ได้พิสูจน์อย่างแน่ชัดว่าเนบิวลาแอนโดรเมดาและเนบิวลาไทรแองกูลัมรวมถึงเนบิวลาอื่นๆ เป็นกาแล็กซีทั้งหมดที่อยู่นอกกาแล็กซีของเรา จึงพิสูจน์ได้ว่าจักรวาลประกอบด้วยกาแล็กซีจำนวนมาก^{[ 199 ]}ด้วยเหตุนี้ ฮับเบิลจึงได้กำหนดค่าคงที่ของฮับเบิลซึ่งทำให้สามารถคำนวณอายุของจักรวาลและขนาดของจักรวาลที่สังเกตได้เป็นครั้งแรก ซึ่งมีความแม่นยำมากขึ้นเรื่อยๆ ด้วยการวัดที่ดีขึ้น โดยเริ่มต้นที่ 2 พันล้านปีและ 280 ล้านปีแสง จนกระทั่งปี 2006 เมื่อข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลทำให้สามารถคำนวณอายุของจักรวาลและขนาดของจักรวาลที่สังเกตได้ได้อย่างแม่นยำมาก^{[ 200 ]}

ยุคสมัยใหม่ของจักรวาลวิทยาเชิงฟิสิกส์เริ่มต้นขึ้นในปี พ.ศ. 2460 เมื่ออัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นำ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขามาใช้ในการสร้างแบบจำลองโครงสร้างและพลวัตของจักรวาล เป็นครั้งแรก ^{[ 201 ]}การค้นพบในยุคนี้และคำถามที่ยังไม่ได้รับคำตอบนั้นได้ถูกสรุปไว้ในหัวข้อข้างต้น

แผนที่เอกภพที่สังเกตได้ พร้อมด้วยวัตถุทางดาราศาสตร์ที่น่าสนใจบางส่วนที่ทราบในปี 2018 มาตราส่วนความยาวเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณไปทางด้านขวา วัตถุทางดาราศาสตร์แสดงไว้ในขนาดที่ใหญ่ขึ้นเพื่อให้เข้าใจรูปร่างของพวกมันได้ง่ายขึ้น

ตำแหน่งของโลกในจักรวาล

โลก

ระบบสุริยะ

คลื่นแรดคลิฟฟ์

แขนโอไรออน

ทางช้างเผือก

 กลุ่มท้องถิ่น

ราศีกันย์ เอสซีแอล

ลานิอาเคีย เอสซีแอล

เอกภพที่สังเกตได้