通过哈勃望远镜拍摄到的高清晰度的宇宙深场照片，我们可以看到姿态年龄各异的河外星系。人类看到的最古老的星系在宇宙年龄约8亿年时就已存在，是照片片上最小、颜色最红的。这说明宇宙有可能是具有多重连接的拓扑学结构。似乎从某些角度来说，星体和星系应称作“所观的影像”才合适。因为这些结构如果足够小，那么人类就就像身处挂了多面镜子的房间里，可能从不同方位看到同一天体的多个影像，那么天体实际的数量也会比观测所见的少。这个可能至今没有彻底被否定，但最近的宇宙微波背景辐射研究结果认为这是很不可能的。
总之，有关宇宙的形状目前还没有确切的结论，还有待科学家继续不断研究。
新知博览——时空的起源
有些人认为，时间和空间是从没有时间和没有空间的状态产生的，而不是永恒的。现有的物理理论证明，在小于10－43秒和10－33厘米的范围内，并不存在一个“钟”和一把“尺子”能进行测量，因此是一个没有时间和空间的物理世界，时间和空间概念失效了。
正像历史上的牛顿时空观发展到相对论时空观那样，这种观点中涉及到的时空形式有其适用的界限是完全正确的。今天的科学实践不断发展，也必然要求建立新的时空观。由于在宇宙大爆炸后10－43秒以内广义相对论的失效，引力的量子效应就必须考虑到，因此为了探讨已知的时空形式的起源，有些人试图通过时空的量子化的途径来解决。这些工作都是有益的，但我们决不能否定作为物质存在形式的时间、空间的客观存在，虽然人类时空观念有了新的发展，在现有的科学技术水平上也有着无法度量的新时空形式。
小知识——宇宙爆炸的三个阶段
美国天文学家伽莫夫曾提出一种观点，认为宇宙曾有一段从密到稀、从热到冷不断膨胀的过程。这个过程就像一次规模巨大的爆炸。这种理论被称为大爆炸宇宙。
这种观点将宇宙200亿年的演化过程分为三个阶段。第一个阶段是宇宙的极早期，宇宙处于一种极高温、高密的状态下，温度高达100亿摄氏度以上。这时，宇宙中任何东西都不存在，地球、月亮、太阳及所有天体也不存在，甚至没有任何化学元素存在，宇宙间只存在中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子形态的物质。这个阶段的时间很短，短到甚至可以以秒来计算。
随着宇宙体系的不断膨胀，温度也很快下降。当温度降到10亿摄氏度左右时，宇宙便进入第二阶段，开始形成一些化学元素。在这一阶段中，温度进一步下降到100万摄氏度，这时，早期形成化学元素的过程即宣告结束。第二阶段大约经历了数千年。
当温度降到几千摄氏度时，宇宙便进入第三阶段。200亿年来，宇宙一直都处于这一阶段，至今我们仍生活在这一阶段当中。这期间，宇宙中充满了气态物质，这些气体逐渐凝聚成为星云，再进一步形成各种各样的恒星系统，这便成了我们现在所看到的五彩缤纷的星空世界。
寻找宇宙的中心
太阳系的中心是太阳，太阳系中所有的行星都绕着它旋转；银河也有中心，它周围所有的恒星也都绕着银河系这个中心旋转。那么宇宙有中心吗？一个让所有的星系包围在中间的中心点？
很久以前就有人思考过这个问题。中国古代盘古开天的混沌宇宙图像，西方的叠乌龟驮天地的宇宙图像，等等，都是人类探索宇宙奥秘中多彩的一笔。
《论天》发表
公元前340年，希腊哲学家亚里士多德在《论天》一书中提出了地球是球形的理论，不过他同时所提出的地球是不动，地球是宇宙的中心的这一理论也被我们批判了千年。后来，托勒密对这个八天球的宇宙图像进行了描述，提出了一个最早的完整宇宙模模型。再后来这一图像被基督教“窃取”了，他们认为，这样至少人们可以想象在固定恒星球之外的天堂和地狱，与《圣经》很吻合。
虽然这些都没能找到真正的宇宙中心，但这些大量的观测工作和测量数据，也逐渐形成了一些观点和看法，为后人继续研究宇宙提供了参考。
托勒密学说
公元90～168年，基于前人提出的观点和测量数据（尤其对于当时关于行星的观测结果提出了“地球中心说”），古希腊学者托勒密建立了世界上第一个完整的地心宇宙体系。
托勒密认为：地球是宇宙的中心，是静止不动的；恒星均位于固体球壳上，这些固体球壳被称为“恒星天”；其他的天体如太阳、月亮、五大行星等，都在地球周围沿着各自的被称为“本轮”的小圆轨道匀速转动；本轮的中心围绕地球匀速转运又在一个大圆轨道上，这些大圆轨道被称为“均轮”；“恒星天”和太阳、月亮、五大行星等，也都一起绕着地球转动。
当时在研究天体运动时，托勒密运用了许多科学的方法。他建立了新的坐标参考系和几何学模型，并将恒星固定在“恒星天”上，我们称之为“水晶球”。如今，在现在的天文观测上这些假想的“天球”概念仍然保留着。但尽管如此，托勒密的理论仍是错误的。
利用这个错误，中世纪欧洲教会为维持着当时教会的统治找到了依据。教会在这段历史时期总是宣传：“上帝选定的宇宙中心是地球”，“最高天”是上帝居住的极乐天堂，把地心宇宙观奉为神圣不可侵犯的真理。但是，人们探寻真理的脚步并没有因为教会的统治而受到阻止。在教会的严苛统治下，依然有不少人在认真研究宇宙中心的问题。
哥白尼与他的《天体运行论》
从14世纪中期开始，一种新的文化潮流开式逐渐随着时代发展兴起起来。15世纪随着航海事业的发展，天文学也在不断进步，天文学家也能精确地观测和预报到天体位置，这时托勒密理论已经不实用了，天文学逐渐陷入了窘境。
1473年2月19日，伟大的哥白尼诞生了。由于受到当时文艺复兴思想的影响，青年时的哥白尼就对宗教神学充满蔑视。当时哥伦布刚刚发现新大陆，消息传来，立刻就激发了哥白尼创立新天文学说的热情和勇气。
哥白尼对各种古希腊和古罗马的一些哲学著作进行了仔细地阅读，在这些书中，有些初步提出了“地动”的思想。这个古老的科学见解在当时显得十分新鲜，可却在天文研究方面给了哥白尼许多有益的启示。
回到波兰后，哥白尼开始潜心研究。经过数十年的研究，新的宇宙结构理论诞生了。哥白尼认为，其实天球并没有动，巨大的天球运动是表面现象，产生这种现象只是因为地球在自转。他大胆地指出：太阳而并非地球才是宇宙的中心，地球在绕着太阳转。
公元1543年，哥白尼的《天体运行论》一书出版了。在《天体运行论》这部著作中，哥白尼认为，行星的运行由两种运动导致的：行星绕太阳运行的轨道运动和地球在自己轨道上绕太阳的运动。这部《天体运行论》花费了他“将近49年的时间”，是他对宇宙中的天体不断地进行观测研究才得出的结论。
对宇宙中心的不断探索
哥白尼以及后来的开普勒、伽利略等提出的“太阳中心论”观点，使人类第一次把自己从中心地位移开。再后来，牛顿又提出了他的万有引力定律。在这个定律的启发下，人们一度相信宇宙的无限性，每一点都是宇宙的中心。因为各个方向对每个点来说都是平权的，没有任何区别。但后来这种无限静态宇宙模型由于种种反驳，还是被打破了。
随着爱因斯坦“广义相对论”的发表，1922年，俄国物理学家亚历山大·弗利德曼提出了这样一个假说：不论我们往哪个方向看，也不论在何地进行观察，宇宙的形象都是一样的。通过1929年的哈勃观测，这个假设也被证明了。哈勃观测到，相对于我们，各个星系都快速退去，也就是说，宇宙在膨胀。同时，他还观测到各个方向都有着等同的宇宙膨胀速度。这让我们又困惑了，难道我们真的仍是宇宙的中心吗？
事实上，这种情形很像一个被逐渐吹胀的画有好多斑点的气球。任何两个斑点之间的距离在气球膨胀时都在加大，但没有一个斑点可以认为是膨胀的中心。也就是说，宇宙没有中心！
至此，我们对人类历史长河中宇宙中心探索的变换进行了回溯。但是，不要以为我们已经得到了真正的答案。英国物理学家霍金在他的著作《时间简史》中所述的一段内容令人深思：“也许有一天，这些答案会像我们认为地球绕着太阳运动那样显而易见——当然，也可能像乌龟塔那般荒唐可笑。不管怎样，唯有让时间来判断了。”
新知博览——宇宙的年龄推算
利用望远镜，科学家可以观察到最老的星球上的铀光谱，从而推算出宇宙的年龄是125亿年。关于宇宙的年龄，科学家有着不同的估计，根据不同的宇宙学模型，他们估计宇宙年龄在100～160亿之间。2001年，利用南欧洲天文台的望远镜，科学家观察到一颗叫做CS31082-001的星球，量度星球上放射性同位素铀-238的光谱，经过计算，确定这颗星球的年龄是125亿年，这个估计有大约30亿年的误差。也就是说，宇宙的年龄至少有125亿年，这是科学家第一次量度太阳系以外铀含量的研究。
科学家解释说，这个方法类似于在考古学上使用碳-14同位素量度物质的年龄，铀-238同位素的半衰期是44.5亿年。科学家指出，宇宙开始时的大爆炸会产生各种元素如氢、氦和锂等，而比较重的元素是在星球内部产生，含有重元素的物质在星球死亡后会散布到周围的空间，然后与下一个星球结合；其实，地球上的黄金也是来自爆炸了的星球。
因此，星球愈老，重元素也会愈少，科学家认为，在一些比较老的星球里，重元素的含量只有太阳1/200。科学家曾经试图利用钍-232同位素来对宇宙的年龄进行估计，作为一种放射性金属元素，钍与中子接触时会引起核分裂，产生原子能源。不过，钍的半衰期是140.05亿年，半衰期比较铀-238长，因此估计也会产生比较大的误差。
宇宙的结构
宇宙是由很多物质组成的，而不是空无一物，在宇宙中，到处都充满运动着的各种形态的物质，比如我们所生活的地球，就是太阳系的一个大行星。
太阳系现在还有8个大行星：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。除了大行星，太阳系还有40个卫星（包括月球），以及为数众多的小卫星、彗星和流星体等。这些天体都是离我们地球较近的，是人们了解得较多的天体，它们组成了我们的太阳系。那么，除了这些以外，无限的宇宙空间还有一些什么呢？
恒星与星云
晴夜，我们用肉眼能看到的闪闪发光的星星，绝大多数都是恒星，它们像太阳一样，本身就能发光发热。在银河系内，这样的恒星大约有1000多亿颗。
恒星喜欢“群居”，许多都是紧密靠在一起的，“成双成对”，按照一定的规律互相绕转，这称为双星；还有聚星，他们由一些3颗、4颗或更多颗恒星聚在一起。如果是10颗以上，甚至成千上万颗星聚在一起形成一团，那就是星团了。目前银河系里这样的星团有1000多个。
在恒星的世界里，还有一些变星，顾名思义，它们的亮度会发生变化。这些变星变化有的很规律，有的则没什么规律。现在人类已经发现了2万多颗变星。
有时候，天空中还会突然出现一颗星，很亮，我们称为新星，它们在两三天内会突然变亮几万倍甚至几百万倍。还有一种恒星叫超新星，亮度增加得更厉害，会突然变亮几千万倍甚至几亿倍。
除了恒星之外，还有一种天体，云雾似的，被称为星云。星云由极其稀薄的气体和尘埃组成，比如有名的猎户座星云，形状很不规则。
在广阔星际空间里如果既没有恒星又没有星云，那还有些什么呢？是绝对的真空吗？当然不是，那里的星际气体、星际尘埃、宇宙线和极其微弱的星际磁场等非常稀薄。随着科技发展，人类必定还会发现宇宙中越来越多的新天体。
星系团
星系的空间分布也并非没有规律，它也有成团现象。星系团是由上千个以上的星系构成的大集团。宇宙中，属于这种大星系团的星系大约只有10%，大部分星系只结成十几、几十或上百个成员的小团。不过能够肯定的是，作为宇宙结构中比星系更大的一个新层次，星系团这个层次的尺度大小为百万秒差距，平均质量是星系的一百倍。
银河系及河外星系
随着逐步提高的测距能力，人类逐渐对宇宙结构在越来越大的尺度上建立了立体的观念。而第一个重要的发现就是认识了银河系。
银河系是包括太阳系在内的一个庞大恒星集团（包括1011颗恒星），这种恒星集团叫做星系。银河系中的大部分恒星都呈扁平盘状分布，盘的直径为25kpc（千秒差距，1秒差距＝3.26光年＝3.09亿亿米），厚度约为2kpc。盘中心有一个球状隆起叫做核球，盘外部是几条旋臂构成的。太阳就位于银河系其中的一条旋臂上，距离银河系的中心约7kpc。银盘上下延展区也呈球状，其中恒星分布较稀疏，叫做银晕。其总质量约占整体的10%，直径约为30kpc。而就太阳的光度、质量和位置来说，也都不过是银河系成员中极其普通的一个而已。
