人们对宇宙模型的探索，早在古希腊时就开始了，但随着历史和科学的发展，每个时代都有不同的看法。现代宇宙模型的研究始于爱因斯坦。他从广义相对论出发，认为宇宙中的物质使时间和空间都发生了“弯曲”，于1917年提出“有限无边静态宇宙模型”。所谓“有限无边”的意思，是说宇宙空间是一个弯曲的封闭体，它的体积是有限的。他所说的“静态”是就宇宙的整体空间而言，并非说宇宙的各个部分都全然静止不动。爱因斯坦的假说给了人们很大的启发，不过他的静态观点并不为人们所信服。1922年就有人指出，爱因斯坦的模型可能是不稳定的，并且提出建立膨胀的、敞开的宇宙模型的主张。
1927年，比利时天文学家勒梅特提出大尺度空间随时间而膨胀的看法，建立了“膨胀宇宙模型”。此时天文观测有了很大的进步，天文观测表明银河以外的星系普遍有光谱红移现象，就是说它们都在远离我们而去。根据哈勃关系，星系远离我们的速度与它们和我们的距离成正比，即离我们越远的星系远离我们的速度越快。这样，河外星系的红移现象就给了膨胀宇宙模型以有力的支持。不过，天文学家们在进一步的研究中也提出了疑问。一些新的观测资料已经说明哈勃定律应当做某些修正。河外星系的光谱红移究竟能不能以多普勒效应来解释也是一个问题。
1948年，美国物理学家伽莫夫等人又提出了一个与膨胀宇宙模型类似的“大爆炸宇宙模型”，因为它能较多地说明现时所观测到的事实，所以成为目前影响最大的宇宙学说。这个学说认为，宇宙始于约200亿年前爆炸的一个高温、高密度的“原始火球”，它由光子和其他基本粒子所组成，它的起始温度高达1032K，爆炸1分钟后它的温度降至约1010K，基本粒子开始结合成原子核，温度缓慢下降，几千万年后降至约109K，形成了氢、氦等原子，继续降至约109K后核反应逐渐停止，宇宙则继续膨胀，至温度为几千度时辐射减退，这时宇宙间的物质主要为气态物质，其后弥散于空间中的物质慢慢聚集成星云，进一步演化成为各种各样的天体。
伽奠夫的模型预言，宇宙早期核反应生成的氦元素应该保留到今天，估计应占宇宙物质的25％。此外，现在还应该存在大爆炸的余热，估计温度在绝对温度10度左右。
但是，伽莫夫的这个假说，由于在元素形成问题方面遇到的困难，而被冷落了近20年。
1964年，两位美国科学家彭齐亚斯和威尔孙，在调试他们的天线时，发现有一些无法排除的噪声。他们尽了一切努力，甚至曾以为是天线上的鸟粪引起的而加以清除，但所有的努力都无济于事，噪声依然存在。他们发现，此噪声在微波波段，属于热噪声，相当于绝对温度3度左右。
这个消息传到了普林斯顿大学，天体物理学家迪克等人正在试图用实验证实大爆炸的余热。迪克立刻断定，这种无法消除的热噪声就是伽莫夫当年预言的宇宙大爆炸的余热。然后，他们一起协力合作对此进行了确认。这种余热以热辐射的形式存在于宇宙之中，具各向同性，因此无法被排除。后来，人们把彭齐亚斯和威尔孙发现的这种热辐射称为宇宙微波背景辐射。由于这一发现，彭齐亚斯和威尔孙两人荣获了1978年的诺贝尔物理学奖。
微波背景辐射的发现，对大爆炸宇宙理论是一个极大的支持。后来，人们又重新研究了宇宙中氦元素的含量，即所谓氨元素的丰度，发现大约在20％—30％之间，与伽奠夫的预言基本相符。从此，宇宙大爆炸理论获得了新生，得到了人们的普遍接受。后来，更多的科学家转入大爆炸理论的研究，使该理论有了更大的发展，使该领域的研究成为当前自然科学的最大热门之一。
当然，大爆炸宇宙模型也还存在着许多待解决的疑难问题，毕竟它还是一种假说。另外，解释宇宙起源的现代宇宙理论还有几种，有的观点与大爆炸宇宙理论差别很大，甚至相反。总体来看，在这些宇宙起源理论中，大爆炸宇宙理论是最成功的一个。
恒星的演化
对我们人类来说，太阳是最重要的一个天体。我们每天早晨看到它从东方升起，傍晚从西边落下，日复一日，年复一年。在我们的心目中太阳永远充满着活力，是不会老的。
其实不然，人们之所以丝毫感觉不到太阳的衰老，只是因为人类个体的寿命与太阳的年龄相比实在是太微不足道了。现代天文学告诉我们，太阳也不过是宇宙中千千万万颗恒星中的一员，所有的恒星都有其自身从生到死的一生。只是有的寿命长些，有的寿命短些。大体上，一颗恒星的一生要经历以下几个阶段：
(1)引力收缩——恒星形成阶段由于弥散于星际间的物质分布不均匀，密度较大处便成为引力中心，星际物质逐渐向该处聚集形成星际云。星际云因引力作用而收缩，起初收缩得比较快，星际云在收缩过程中转化为恒星胎，后来收缩速度转慢，恒星胎逐渐转变为恒星。
(2)主序星阶段在恒星形成之后，恒星内部的氢核聚变成了它的主要能源，其后恒星的辐射压力、气体压力与恒星的自吸引力趋于平衡，恒星基本上既不收缩也不膨胀，这是恒星一生中时间最长的相对稳定时期。不同质量的恒星稳定时期各不相同，质量越大的恒星时间越短，质量越小的恒星的时间越长。
(3)红巨星阶段氢核聚变反应主要在恒星的中心部分进行，随着时间的推移，靠近中心部分的氢逐渐耗尽而形成为氦核，氦核的周围则仍然是进行着氢核聚变的壳层。当氦核的质量达到恒星质量的10％—15％时，其核心部分又因引力而收缩，温度随之升高，至中心温度达到1亿度时，3个氦核聚合为1个碳核的核聚变就要发生。这时星体的内部膨胀，吸收热量，而星体的表面积扩大，温度降低，这就成了红巨星。
(4)高密恒星-巨星演化的最后阶段当红巨星内部能够发生核反应的物质耗尽时，它的末日也就来临。其质量小于1．44个太阳的，就成为白矮星，现在已经观测到的白矮星有l000颗以上。质量在1．44—2个太阳之间的，成为“中子星”。中子星的存在首先出自理论预言，人们认为现已发现的几百颗脉冲星就都是中子星。有人运用广义相对论研究中子星结构，认为它们的直径一般只有几十千米，而密度则大得惊人，它的外壳的密度约为1011—1014克/立方厘米，里层密度约为1014—1013克/立方厘米，内部密度则更达1016克/立方厘米，质量超过两个太阳的将成为“黑洞”。
黑洞也是广义相对论所预言的一种天体。1939年美国理论物理学家奥本海默从广义相对论推断，当一个大质量天体的外向辐射压力抵抗不住内向的引力时，它就要发生坍缩，坍缩到某一临界大小时便因巨大的引力作用而形成一个被称为“视界”的边界，视界之外的物质和辐射可以进入视界之内，但视界之内的物质和辐射不可能逸出视界之外。因为对于任何探测手段来说它完全是“黑”的，所以把这种天体称为黑洞。
黑洞的存在现时还没有最后证实，目前认为最有可能是黑洞的天体为天鹅座x-1，其质量约为太阳的5.5倍。
20世纪70年代中期又有人推断黑洞不是子性的统一，即波粒二象性。以后的物理学发展表明：波粒二象性是整个微观世界的最基本的特征。
在论文的结尾，爱因斯坦用光量子概念轻而易举地解释了光电效应现象，推导出光电子的最大能量同入射光的频率之间的关系。这一关系10年后才由密立根予以实验证实。
爱因斯坦的光量子论，遭到几乎所有老一辈物理学家的反对，甚至连最初提出量子概念第一个热情支持狭义相对论的普朗克，直至1913年还郑重其事地认为这是爱因斯坦的一个“失误”。
尽管如此，爱因斯坦还是孤军奋战，坚持不懈地发展量子理论。
1906年，他把量子概念扩展到物体内部的振动上，基本上说明了低温条件下固体的比热容同温度问的关系。
1912年，他把光量子概念用于光化学现象，建立了光化学定律。
1916年，他发表了一篇综合了量子论发展成就的论文《关于辐射的量子理论》，提出关于辐射的吸收和发射过程的统计理论，从玻尔1913年的量子跃迁概念，推导出普朗克的辐射公式。
量子论在提出后的最初10年中，能得以进一步的发展，这主要得归功于爱因斯坦在该领域的杰出工作。后来，德布罗意提出物质波理论，继而薛定谔建立波动力学，也是受到爱因斯坦光量子论所揭示的波粒二象性概念的启发。
因此，美国物理学家派斯认为，“爱因斯坦不仅是量子论的三元老(指普朗克、爱因斯坦和玻尔)之一，而且是波动力学唯一的教父”。玻恩也认为，“在征服量子现象这片荒原的斗争中，他是先驱”，也是“我们的领袖和旗手”。
