亞里士多德認(rèn)為地球是不動(dòng)的，太陽(yáng)、月亮、行星和恒星都以圓周為軌道圍繞著它轉(zhuǎn)動(dòng)。他相信這些，是由于神秘的原因，他感到地球是宇宙的中心，而且圓周運(yùn)動(dòng)最為完美。在公元后兩世紀(jì)，這個(gè)思想被托勒密精制成一個(gè)完整的宇宙學(xué)模型。地球處于正中心，包圍著它的是八個(gè)天球，這八個(gè)天球分別負(fù)載著月亮、太陽(yáng)、恒星和五個(gè)當(dāng)時(shí)已知的行星：水星、金星、火星、木星和土星（圖）。這些行星被認(rèn)為是沿著附在相應(yīng)天球上的更小的圓周運(yùn)動(dòng)，以說(shuō)明它們?cè)谔炜罩斜挥^察到的相當(dāng)復(fù)雜的軌跡。最外層的天球被鑲上固定的恒星，它們總是停在不變的相對(duì)位置，但是總體繞著天空旋轉(zhuǎn)。最后一層天球之外為何物一直不清楚，但有一點(diǎn)是肯定的，它不是人類(lèi)所能觀測(cè)到的宇宙的部分。

圖從最里面往最外面順序?yàn)樵铝燎颉⑺乔颉⒔鹦乔颉⑻?yáng)球、火星球、木星球、土星球和固定恒星球。最中心為地球。

托勒密模型為預(yù)言天體在天空的位置提供了相當(dāng)精密的系統(tǒng)。但為了正確地預(yù)言這些位置，托勒密必須假定月亮軌道有時(shí)離地球比其他時(shí)候要近一倍，這意味著月亮有時(shí)看起來(lái)要比其他時(shí)候大一倍。托勒密承認(rèn)這個(gè)瑕疵，盡管如此，他的模型雖然不是普遍地、卻是廣泛地被接受。它被基督教接納為與《圣經(jīng)》相一致的宇宙圖象。這是因?yàn)樗哂芯薮蟮膬?yōu)點(diǎn)，即在固定恒星天球之外為天堂和地獄留下了很多地方。

然而，1514年一位名叫尼古拉·哥白尼的教士提出了一個(gè)更簡(jiǎn)單的模型。（起初，可能由于害怕教會(huì)對(duì)異端的迫害，哥白尼只能將他的模型匿名地流傳。）他的觀念是，太陽(yáng)是靜止地位于中心，而地球和其他行星繞著太陽(yáng)作圓周運(yùn)動(dòng)。將近一個(gè)世紀(jì)以后，他的觀念才被認(rèn)真地接受。后來(lái)，兩位天文學(xué)家——德國(guó)的約翰斯·開(kāi)普勒和意大利的伽利雷·伽利略開(kāi)始公開(kāi)支持哥白尼的理論，盡管它所預(yù)言的軌道還不能完全與觀測(cè)相符合。直到1609年，亞里士多德——托勒密的理論才宣告死亡。那一年，伽利略用剛發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀測(cè)夜空。當(dāng)他觀測(cè)木星時(shí)，發(fā)現(xiàn)有幾個(gè)小衛(wèi)星或月亮繞著它轉(zhuǎn)動(dòng)。這表明不象亞里士多德和托勒密所設(shè)想的，并不是所有的東西都必須直接圍繞著地球轉(zhuǎn)。（當(dāng)然，仍然可能相信地球是靜止地處于宇宙的中心，而木星的衛(wèi)星沿著一種極其復(fù)雜的軌道繞地球運(yùn)動(dòng)，表觀上看來(lái)它們是繞著木星轉(zhuǎn)動(dòng)。然而哥白尼理論是簡(jiǎn)單得多了。）同時(shí)，開(kāi)普勒修正了哥白尼理論，認(rèn)為行星不是沿圓周而是沿橢圓（橢圓是被拉長(zhǎng)的圓）運(yùn)動(dòng)，從而使預(yù)言最終和觀察相互一致了。就開(kāi)普勒而言，橢圓軌道僅僅是想當(dāng)然的，并且是相當(dāng)討厭的假設(shè)，因?yàn)闄E圓明顯地不如圓那么完美。雖然他幾乎是偶然地發(fā)現(xiàn)橢圓軌道能很好地和觀測(cè)相符合，但卻不能把它和他的行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)是由于磁力引起的另一思想相互調(diào)和起來(lái)。對(duì)這一切提供解釋是晚得多的事，那是由于1687年伊薩克·牛頓爵士出版了他的《數(shù)學(xué)的自然哲學(xué)原理》，這部也許是有史以來(lái)物理科學(xué)上最重要的單獨(dú)的著作。在這本書(shū)中，牛頓不但提出物體如何在空間和時(shí)間中運(yùn)動(dòng)的理論，并且發(fā)展了為分析這些運(yùn)動(dòng)所需的復(fù)雜的數(shù)學(xué)。此外，牛頓提出了萬(wàn)有引力定律，根據(jù)這定律，宇宙中的任一物體都被另外物體所吸引，物體質(zhì)量越大，相互距離越近，則相互之間的吸引力越大。這也就是使物體落到地面上的力。（由于一個(gè)蘋(píng)果落到牛頓的頭上而使他得到靈感的故事，幾乎肯定是不足憑信的。所有牛頓自己說(shuō)過(guò)的只是，當(dāng)他陷入沉思之時(shí)，一顆蘋(píng)果的落下使他得到了萬(wàn)有引力的思想。）牛頓繼而指出，根據(jù)他的定律，引力使月亮沿著橢圓軌道繞著地球運(yùn)行，而地球和其他行星沿著橢圓軌道繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。

哥白尼的模型擺脫了托勒密的天球，以及與其相關(guān)的宇宙存在著自然邊界的觀念。“固定恒星”除了由于地球繞著自身的軸自轉(zhuǎn)引起的穿越天空的轉(zhuǎn)動(dòng)外，不改變它們的位置，很自然會(huì)使人設(shè)想到固定恒星是和我們的太陽(yáng)類(lèi)似的物體，只是比太陽(yáng)離開(kāi)我們遠(yuǎn)得多了。

按照他的引力理論，牛頓意識(shí)到恒星應(yīng)該相互吸引，看來(lái)它們不能保持基本不動(dòng)。那么它們會(huì)一起落到某處去嗎？在1691年寫(xiě)給當(dāng)時(shí)另一位最重要的思想家里查德·本特里的一封信中，他論證道，如果只有有限顆恒星分布在一個(gè)有限的空間區(qū)域里，這確實(shí)是會(huì)發(fā)生的。但是另一方面，他推斷如果存在無(wú)限多顆恒星，多少均勻地分布于無(wú)限的空間，這種情形就不會(huì)發(fā)生，因?yàn)檫@時(shí)不存在任何一個(gè)它們落去的中心點(diǎn)。當(dāng)人們議論到無(wú)窮時(shí)，這種論證是你會(huì)遭遇到的一種陷阱。在一個(gè)無(wú)限的宇宙，每一點(diǎn)都可以認(rèn)為是中心，因?yàn)樵谒拿恳贿叾加袩o(wú)限顆恒星。正確的方法是很久以后才被意識(shí)到的，即是先考慮有限的情形，這時(shí)所有恒星都相互落到一起，然后在這個(gè)區(qū)域以外，大體均勻地加上更多的恒星，看情況會(huì)如何改變。按照牛頓定律，這額外的恒星平均地講對(duì)原先的那些根本沒(méi)有什么影響，所以這些恒星還是同樣快地落到一起。我們?cè)敢饧由隙嗌俸阈蔷涂梢约由隙嗌伲撬鼈內(nèi)匀豢偸翘s在一起。現(xiàn)在我們知道，由于引力總是吸引的，不可能存在一個(gè)無(wú)限的靜態(tài)的宇宙模型。

在20世紀(jì)之前從未有人暗示過(guò)，宇宙是在膨脹或是在收縮，這有趣地反映了當(dāng)時(shí)的思維風(fēng)氣。一般認(rèn)為，宇宙或是以一種不變的狀態(tài)已存在了無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間，或以多多少少正如我們今天所看的樣子被創(chuàng)生于有限久的過(guò)去。其部分的原因可能是，人們傾向于相信永恒的真理，也由于雖然人會(huì)生老病死，但宇宙必須是不朽的、不變的這種觀念才能給人以安慰。

甚至那些意識(shí)到牛頓的引力理論導(dǎo)致宇宙不可能靜止的人，也沒(méi)有想到提出宇宙可能是在膨脹。相反的，他們?cè)噲D修正理論，使引力在非常大距離時(shí)成為斥力。這不會(huì)對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的預(yù)言有重大的影響，然而卻允許無(wú)限顆恒星的分布保持平衡——鄰近恒星之間的吸引力被遠(yuǎn)隔恒星之間的斥力所平衡。然而，現(xiàn)在我們知道，這樣的平衡是不穩(wěn)定的：如果某一區(qū)域內(nèi)的恒星稍微互相靠近一些，引力就增強(qiáng)，并超過(guò)斥力的作用，這樣這些恒星就會(huì)繼續(xù)落到一起。反之，如果某一區(qū)域內(nèi)的恒星稍微互相遠(yuǎn)離一些，斥力就起主導(dǎo)作用，并驅(qū)使它們離得更開(kāi)。

另一個(gè)反對(duì)無(wú)限靜止宇宙的異見(jiàn)通常是歸功于德國(guó)哲學(xué)家亨利希·奧勃斯，1823年他發(fā)表了這個(gè)理論。事實(shí)上，牛頓的同時(shí)代的一些人已經(jīng)提出過(guò)這個(gè)問(wèn)題。甚至奧勃斯的文章也不是貌似有理地反駁這模型的第一篇。不管怎么說(shuō)，這是第一篇被廣泛注意的文章。這無(wú)限靜止模型的困難，在于幾乎每一道視線必須終結(jié)于某一恒星的表面。這樣，人們可以預(yù)料，整個(gè)天空甚至在夜晚都會(huì)像太陽(yáng)那么明亮。奧勃斯反駁說(shuō)，遠(yuǎn)處恒星的光線由于被它所穿過(guò)的物質(zhì)吸收所減弱。然而如果真是如此，這相干的物質(zhì)將會(huì)最終被加熱到發(fā)出和恒星一樣強(qiáng)的光為止。唯一的能避免整個(gè)天空像太陽(yáng)那么亮的結(jié)論的方法是，假定恒星并不是永遠(yuǎn)那么亮，而是在有限久的過(guò)去才開(kāi)始發(fā)光。這種情況下，吸光物質(zhì)還沒(méi)加熱，或者遠(yuǎn)處恒星的光線尚未到達(dá)我們這兒。這使我們面臨著是什么首次使恒星發(fā)光的問(wèn)題。

當(dāng)然，宇宙開(kāi)端的問(wèn)題在這之前很久就被討論過(guò)。根據(jù)一些早先的宇宙論和猶太人／基督教／穆斯林傳統(tǒng)，宇宙開(kāi)端于有限的、并且不是非常遠(yuǎn)的過(guò)去的某一時(shí)刻。對(duì)這樣一個(gè)開(kāi)端，有一種議論是感到必須有“第一原因”來(lái)解釋宇宙的存在。（在宇宙中，你總可以將一個(gè)事件解釋為由于另一個(gè)更早的事件所引起的，但是宇宙本身的存在只有當(dāng)存在某個(gè)開(kāi)端時(shí)才能被解釋。）另一種論證是圣·奧古斯丁在他的《上帝之城》的著作中提出的。他指出，文明在進(jìn)步，我們將記住創(chuàng)造這些業(yè)績(jī)和發(fā)展技術(shù)的人們。這樣人，也許宇宙，不可能已經(jīng)存在了太長(zhǎng)的時(shí)間。圣·奧古斯丁根據(jù)《創(chuàng)世紀(jì)》一書(shū)，接受公元前5000年作為宇宙的被創(chuàng)生的時(shí)間。（有趣的是，這和上一次的冰河時(shí)間的結(jié)束，大約公元前100000年相距不遠(yuǎn)。考古學(xué)家告訴我們，文明實(shí)際上是從那時(shí)開(kāi)始的。）另一方面，亞里士多德和大多數(shù)其他希臘哲學(xué)家不喜歡創(chuàng)生的思想，因?yàn)樗鼛в刑嗟纳駥W(xué)干涉的味道。所以他們相信，人類(lèi)及其周?chē)氖澜缫呀?jīng)并且將繼續(xù)永遠(yuǎn)存在。古代的人們已經(jīng)考慮到上述的文明進(jìn)步的論點(diǎn)，用周期性洪水或其他災(zāi)難的重復(fù)出現(xiàn)，使人類(lèi)回到文明的開(kāi)初，來(lái)回答上面的話難。

1781年，哲學(xué)家伊曼努爾·康德發(fā)表了里程碑般的（也是非常模糊的）著作——《純粹理性批判》，在這本書(shū)中，他深入地考察了關(guān)于宇宙在時(shí)間上是否有開(kāi)端、空間上是否有極限的問(wèn)題。他稱(chēng)這些問(wèn)題為純粹理性的二律背反（也就是矛盾）。奇書(shū)因?yàn)樗械酱嬖谕瑯恿钊诵欧恼摀?jù)，來(lái)證明宇宙有開(kāi)端的正命題，以及宇宙已經(jīng)存在無(wú)限久的反命題。他對(duì)正命題的論證是：如果宇宙沒(méi)有一個(gè)開(kāi)端，則任何事件之前必有無(wú)限的時(shí)間。他認(rèn)為這是荒謬的。他對(duì)反命題的論證是：如果宇宙有一開(kāi)端，在它之前必有無(wú)限的時(shí)間，為何宇宙必須在某一特定的時(shí)刻開(kāi)始呢？