人類對客觀世界的認識不可能一蹴而就，很多方面的知識都需要反復建構，反復檢驗，認識才會越來越深刻，越來越準確。作爲一個具有代表性的實例，我們對宇宙觀念的演變過程作一個系統分析：

　　中國古代哲學一貫重視天地劃分的倫理價值。古人從直觀感覺中得出“天圓而地方”的結論。《淮南子·天文訓》中説，混沌初開，“輕陽者薄扉以爲天，重濁者凝滯而爲地。”天在上，地在下，天屬陽，地屬陰。大地不動，太陽在天穹上移動，造成晝夜和四季的變化。仔細觀察之後，人們發現天極既不在天穹的正頂上，也不在正北方地平綫處。於是，又提出了“天柱折，地維絶，天傾西北，故日月星辰移焉。地不滿東南，故水潦塵埃歸焉”的説法。很顯然，這些檏素的觀點都來自觀察基礎上的猜想。

　　由於希臘人生活在海邊，很早以前就開始航海，他們在觀看船舶離岸遠航的時候，總覺得船好像是一面離開海岸，一面沉入海面以下。在迎接親人歸來的時候，又總是先看見桅杆從海面上昇起，然後才能看見舵臺和船舷相繼浮出水面。於是，他們發現大海並不是一個平面，而是向下彎的曲面。結合太陽視運動的情景，他們判斷大地是球形，獲得了地球的觀念。亞裏士多德爲地球的概念提供了兩個證明。其一是發生月蝕的時候，地球投射在月亮上的陰影是圓形，其二是越往南方，北極星離地平綫越近。公元前三世紀，埃拉托色尼根據夏至時的陽光正好能够直射北回歸綫處水井底部的道理，率先計算出了地球半徑，地球的觀念從此在希臘人的頭腦中扎了根。

　　在我國，人們接受地球的觀念的時間比較晚，這和華夏民族主要居住在内陸的情况有關。在華北平原上生活的人，會感覺到大地的確是平坦的。不過，戰國時代已經出現了“渾天説”和“蓋天説”兩種不同的假説，兩種理論能分别説明一些天文現象。在晴朗夜晚憑藉眼睛觀察，你會覺得滿天的星鬥統統分佈在同一個球面上，這種視覺誤差引導人們産生“天球”或者“天穹”的形象，“蓋天説”把大地看成平面，符合人們的直觀感覺。在“渾天説”裏，地像蛋黄一樣處於天球中央，在解釋天體運行方面更具説服力。隨着時間的推移，渾天説漸占了上風，中國人開始接受地球的觀念。

　　公元一世紀，托勒密根據前人的研究成果創立了世界上第一個數量天文學。在托勒密的宇宙體系中，地球是宇宙的中心，所有天體，包括太陽、月亮和五大行星都在各自的圓軌道上以不同的速度圍遶地球轉動。恒星天上分佈着晶瑩閃亮的恒星，它們在這個天層上的位置不會改變，一道隨着天球繞穿過地球南北極的軸轉動。托勒密測算出太陽，月亮和五大行星的軌道半徑和運轉週期，用以預言行星在天穹上的位置變化。由於托勒密的宇宙模型符合人們的觀察結果，用托勒密的方法計算出的行星位置，和人們觀察的情况基本符合，把六百年前畢達哥拉斯的太陽中心宇宙模型，排斥在主流意識之外，千多年來一直佔據着天文學的統治地位。

　　在托勒密的天文體系中，所有天體都做圓周運動。然而，行星在天球上運動時，往往會調過頭逆向運行一小段，再恢復正常運動。這又應該如何解釋呢？爲了説明行星的逆行現象，托勒密引入了均輪和本輪的概念。他説，事實上行星並不是直接繞地球做圓周運動的，每一個行星首先是繞着圓軌道上的一個動點做圓周運動，這個動點又繞地球做圓周運動。前者叫做行星運動的本輪，後者叫做均輪。當本輪運動與均輪方向相反，本輪速度大於均輪速度的時候，我們就會看見行星向相反方向運動。

　　這套解釋方法十分巧妙，也很奏效。最初那些年代，應用托勒密體系計算出來的行星表並没有發生明顯的錯誤。但是隨着時代的延續，托勒密的計算與實際觀察結果之間的偏差越來越大。人們仿照托勒密的方法，在本輪上再加本輪。到了十六世紀，爲瞭解釋一千多年來記録下來的觀察數據，行星的本輪已經加到了八十一個。繁難的計算使托勒密體系基本上失去了應用價值。地球中心説在人們心目中的地位開始動摇。

　　公元1543年，哥白尼發表了他的劃時代巨著《天體運行論》，創立了太陽中心的宇宙模型。與其説是哥白尼通過天文觀察，發現太陽處於宇宙的中心，還不如説是哥白尼接受了太陽中心説，在正確理論的指引下，找到了許多支持這種理論的證據。這個理論最初之所以很難被人們接受，其主要原因是她不像托勒密體系那樣直觀。每天早上人們都看見太陽從東方昇起，傍晚再從西邊落下去，造成的印象是太陽圍遶地球轉。可是，爲什麽經過激烈的争論，人們還是接受了哥白尼這個離奇古怪的學説呢？

　　開始時，人們能够受哥白尼學説的原因，是在應用上的簡單性。之所以托勒密計算天體運行的方法那麽復雜，關鍵是他把地球作爲參照物，描述每個行星的運動時，都必須附加地球自轉和公轉運動，加上行星實際上都在沿着橢圓軌道運行，不可能用一個圓周運動來模擬，所以必須處理八十一個圓周運動才能勉强將所有行星的運動情况描述出來。而采用哥白尼的天文體系，包括地球和月亮的運動在内，一共只用三十四個圓周運動，而且計算結果比托勒密體系精確。然而，使哥白尼學説最終戰勝托勒密體系的原因，是只有太陽中心説的理論模型才能與同時代相關科學理論協調發展。

　　太陽中心説與基督教教義不相符合，《天體運行論》發行不久就被列爲禁書，贊同哥白尼學説的人遭到迫害。受害人中最典型的是被燒死在鮮花廣場上的布魯諾。他不僅堅持哥白尼學説，還發展了這個學説。布魯諾指出，哥白尼體系中所保留的恒星天並不存在。我們看上去位於同一天層上恒星，其實是散亂地分佈在浩瀚無際的太空中。有些恒星比太陽大，只是因爲距離太遠，看上去都成了一個亮點。他還指出，宇宙無限大，處於不斷演化過程中。一些恒星誕生了，另一些恒星正在死亡，宇宙没有開端，没有終結。布魯諾的猜想當時無法證實，與其説是一種科學理論，倒不如説是一種哲學理念。

　　天文學家第谷的觀察非常精確，幾乎達到了用肉眼觀看天象的極限。第谷並不贊成太陽中心説，他從自己的天文觀察中得出了一個半地心説的理論。這個理論把地球作爲宇宙的中心，太陽和月亮都圍遶地球運動，而行星則圍遶太陽運動。應用第谷的模型不僅在計算上和哥白尼學説一樣簡捷，而且更合乎人們的感覺經驗。可是，和托勒密的理論一樣，第谷的理論不具備和其他科學理論協調發展的可能性，所以基本上没有得到科學界的認可。

　　第谷死後給開普勒留下了數量浩繁的觀察記録，爲開普勒創立行星運動定律打下了基礎。應用第谷的觀察資料，開普勒經過十年時間的反復計算，發現所有行星都在圍遶太陽的橢圓軌道上運動，太陽處於這些橢圓軌道的焦點上，而不是中心。這一結果與伽利略發現月亮表面的環形山一道，形成對天體神聖觀念的嚴重挑戰：行星沿橢圓運動，速度時快時慢，有失莊重；月球上的環形山證明瞭她的表面比地表起伏程度還要大，神聖的天體有失體面。盡管有人叫囂，是伽利略施展魔術讓月球現出了斑點。但是，天體的形狀和運動軌迹是不會因爲有人反對而改變的，人們不得不放棄上帝創造並指導天體運動的觀念。

　　開普勒行星三定律是一種定量描述天體運動的唯象理論，她準確地説明瞭行星運動的真實情况。但是，行星爲什麽會沿着這樣一種奇特的軌迹運行呢？一種理論認爲，是一種發自太陽的，沿着行星軌道切綫方向的力迫使行星圍遶太陽運轉。這種想法顯然是受到亞裏士多德關於外力是物體運動的原因的理論影響。在伽利略的力學原理中，無論天上還是地下，物體的慣性運動都不需要得到力的幫助，都會沿着直綫前進。力的作用是改變物體速度的原因。英國科學家胡克通過計算發現，迫使行星圍遶太陽做圓周運動的向心力，來自太陽的吸引，其大小與行星到太陽距離的平方成反比。可是，胡克只能在圓形軌道上證明這一點，然而，行星運動的真實軌道却是橢圓。

　　最後完成萬有引力定律創立工作，并且用萬有引力定律解釋行星運動的人是牛頓。1687年，牛頓發表了《自然哲學的數學原理》。他指出，行星之所以圍遶太陽在特定的橢圓軌道上運動，是發自太陽的引力作用的結果。按照牛頓的初步計算，太陽的質量是地球質量的三十三萬倍。如果宇宙以地球爲中心，太陽每天繞着地球運轉一周，所需向心力太大了，根本就不存在。可見，太陽中心説最終戰勝地心説的根據，並不是人們經過大量觀察得來的經驗總結，也不是因爲哥白尼體系比其他體系簡單，而是只有這種理論纔可以和天上地下普遍適用的力學理論協調發展。

　　康德提出了太陽係起源於星雲的假説。他認爲，太陽係物質最初是一團彌漫混沌的雲霧。由於萬有引力的作用，彌漫物質逐漸向中心會聚，率先會聚起來的物質形成了進一步凝聚的中心，將鄰近的物質進一步聚起來。引力勢能轉變成内能，中心處凝聚的物質最多，温度最高，形成太陽。别的凝聚體温度較低呈固態，繼續繞着太陽運動，便是行星。康德的猜想得到法國數學家拉普拉斯的補充和論证，成爲比較完整的理論體系。

　　自學成材，號稱近代天文學之父的赫歇耳對十八世紀天文學的發展做出了卓越的貢獻。他通過自製天文望遠鏡發現了天王星；他發明瞭測量恒星大小及其運動速度的簡單方法；他對恒星的演化進行了著有成效的探索；他通過天文觀察確認了銀河係的存在，同時還發現了一批大小與銀河相當的星雲，初步揭示了宇宙總星系的結構形式。

　　天王星發現之後，經測算發現它的軌道參數與利用萬有引力定律建立的運動方程之間存在明顯差距。科學家面臨兩種可能的選擇：要麽承認萬有引力定律在“大尺度”上並不成立，要麽在天王星軌道外面還有一顆未知行星對天王星施加引力，影響了天王星的運動。年輕的天文學家亞當斯和勒維耶通過計算，找到了這顆行星，它就是海王星。以後人們又用類似的辦法，找到了太陽係的第九顆行星，冥王星。太陽係的九大行星軌道有很多共同之處：它們的軌道曲綫幾乎都在同一個平面上；其公轉方向一致；除離太陽較近的金星外，八大行星自轉方向也相同。

　　十九世紀末，天文學家奥勃斯引用光度學的證據闡述了宇宙有限的驚人猜想。他説：如果宇宙無限，發光恒星無窮多，假設恒星在大尺度上又是均匀分佈的。這些恒星發出的光在宇宙中任何一個位置引起的照度都將會無限大。但是，實際的情况遠非如此。二十世紀初，愛因斯坦用類似的方法，引用馬赫關於慣性起源於宇宙總星系引力作用的理論，再次闡述了有限無界的宇宙模型。他説，如果宇宙真的無限大，在無限宇宙中數量無窮的天體引力作用下，任何一個物體的慣性將無窮大，這顯然不符合事實。愛因斯坦按照廣義相對論原理，建立宇宙半徑和宇宙總質量關係的方程。

　　二十世紀初，美國天文學家哈勃通過望遠鏡觀察，發現了一個驚人的事實，那就是幾乎所有的河外星系都遠離我們而去，其退行速度與河外星系到太陽係的距離成正比，宇宙膨脹理論開始被人接受。1948年伽莫夫正式提出了宇宙爆炸論，認爲宇宙形成於150億年前一次大爆炸，目前宇宙還在向外膨脹。從此，宇宙在空間和時間上均有限的理論爲人們所接受。弗裏德曼和伽莫夫還預言存在宇宙大爆炸時殘留下來的3Ｋ微波輻射。1965年，彭齊亞斯和威爾遜檢測到了這一有力證據。

　　目前，幾乎不再有人懷疑宇宙是通過一次大爆炸形成的了。科學家們猜測説宇宙誕生之時，温度高達一百億開。其主要成分是光子、正反μ子、正負電子、正反中微子和極少數中子、質子。爆炸一秒鐘之後，温度下降到一億開，正負電子開始湮滅，宇宙直徑約爲五光年。爆炸之後一分鐘，温度降到十萬開，中子失去獨立存在的條件，化學元素開始形成。半小時之後，氫和氦成爲宇宙的主要成分，同時産生了另一些輕元素。宇宙進入了實物演化階段。大約在宇宙誕生後的七十萬年，宇宙平均温度仍然高於三千開，所有物質依然處於混沌狀態，光子和電子不斷碰撞，整個宇宙物質基本上還是均匀分佈的。當温度低於三千開以後，宇宙進入以實物粒子的運動和輻射爲主要形式的演變階段。大約過了十億年以後，宇宙物質開始在萬有引力作用下發生凝聚，形成最初的星坯。隨着凝聚物質越來越多，凝聚力越來越大。大約四十億年後，形成了第一批恒星。以後才逐漸演變出今天我們看到的由無數星系、星雲等龐大天文系統組成的宇宙。

　　宇宙有開端，就一定有終結嗎？有些宇宙學家認爲是這樣。也有人認爲，宇宙應該一直膨脹下去。還有人認爲，宇宙是在不斷地從膨脹轉换到收縮，收縮轉换到膨脹，當收縮成一個奇點時會重新爆炸。每經過一次爆炸，上一輪宇宙漲落過程中的所有信息完全消失。因此，我們不可能瞭解從前各次宇宙爆炸過程中的任何情形。所以，對於我們來説，宇宙在時間上才是有限性。目前有關宇宙演變的不同觀點之間的懸殊很大，還没有檢驗方法判定誰是誰非，權且作爲不成熟的科學假設，留待到有條件的時候再决定取舍。

　　我們有理由把歷史上所有關於宇宙結構的理論，都看成是人爲創造的知識體系。由於知識的可靠性没有絶對的保证，我們所能肯定的只是人們的確在用自己創造的種種方案來描述自己的感覺經驗，也可以説是在解釋客觀世界。各種理論在創造的時候，都必須接受經驗事實的指引，理論形成之後還必須接受實踐的檢驗。人們認同那些得到實踐檢驗的，能够解釋更多科學事實，同時，也能够和相關理論協調發展的理論，這就是人類創造知識的原則。

　　人們的宇宙觀念處於不斷演化的過程中，任何科學理論都具有時代的特徵。隨着時代的進步，人們對宇宙的認識向着越來越深入，越來越全面的方向發展。我們不能因爲哥白尼的理論戰勝了托勒密理論，就全盤否定地球中心説的科學性。更不能因此否認地球中心説在歷史上所發揮的重要作用。事實上，任何理論都有一個從科學轉變成非科學的過程。當比原來的認識更加深刻，更加全面的理論誕生以後，現有的理論便逐漸從科學理論轉變爲非科學的理論。如果在這個時候堅持原來的理論當然是不對的。

　　與遠古時代相比，目前人類的宇宙觀念已經發生了深刻的變化。可是，人的認識是不是已經達到了盡善盡美的程度？人們關於宇宙的搆造和演變的理論以後是不是還有可能修改？有了幾千年認識過程的深刻教訓，没有人能够對此做出肯定性的答復。我們相信，人類對於宇宙的認識還會不斷發展和深化，甚至可能得出我們今天絶對不可想象結論。