宇宙学是物理学和天体物理学的一个分支，它主要研究的是宇宙的发展历史（包括宇宙的起源，宇宙的膨胀，宇宙的演化），宇宙的结构（包括空间几何的多种可能性，元素构成），及宇宙存在的形式（即不同可能性下宇宙的理论模型）。它主要利用物理和数学方法来对宇宙的真实样貌进行预言假设，并通过观测宇宙学来对不同的模型进行验证。这个学科和大众所认知的“看星星”的天文学有所差异，更偏向理论，但由于本人也学不会广义相对论，所以我更愿意用大白话向别人解释这些东西。首先，认识宇宙学之前，我们必须知道宇宙学原理。
宇宙学原理
宇宙学原理：宇宙在大尺度的结构上，应该是均匀的和各向同性的。
首先我们必须知道，宇宙学原理，它实际上并不是一个真实的原理，而是一种合理的假设，基于这个假设我们才可以得到更多的理论，这个假设限制了许多看似合理的宇宙学理论，并且在各种验证下也表明这个假设是合理的。
接着我们来理解这个假设。
均匀性，代表宇宙在每个点都是一样的，没有哪个点可以认为是宇宙的中心，大家都是一样的。我们可以说，宇宙没有中心，或者，宇宙每一处都是中心。
各向同性，代表了宇宙在每个方向上都是一样的。这是说，我们站在地球上朝不同方向看，四面八方的宇宙应该是是没有差异的，而我们在宇宙中任选一个地方，仍然朝不同地方看，无论在哪里，这么看都是没有差异的。
看完这两个定义，你肯定会问：那不对啊，你说均匀性，那咱们的太阳系，不同行星间的距离，还有小行星带，就不均匀啊，你说各向同性，那咱们位于银河系边缘，那我们往银河系外看，和往银心看，肯定是不一样的啊。如果你有这样的疑问，很好，说明你已经对宇宙产生了思考。
所以宇宙学原理还有一个很重要的前提，那就是大尺度的结构。什么意思呢，让我们举一个通俗的例子。想必大家都见过学校食堂的紫菜蛋花汤吧，就是那个你怎么捞都只有汤的紫菜蛋花汤。想象现在有一桶紫菜蛋花汤在你面前，我们先把它搅拌一下，这时候，我们随便捞几勺放在不同的碗里，很大概率上，这几个碗里的汤所包含的紫菜和蛋花的数量是不一样的。但是我们看这一整桶的紫菜蛋花汤（搅拌均匀后），你会觉得，这紫菜蛋花明显就是均匀分布的啊，怎么我就捞不上来了呢？
是的，我们的宇宙就是这紫菜蛋花汤，我们的星系，星团就是这紫菜蛋花，整个空间就是汤，我们随便取一个小范围（宇宙意义上的小范围），很显然，不同的小范围内包含的星系，恒星数量肯定是不一样的，但这并不代表均匀性的假设是不正确的。正如我所说，我们看这桶紫菜蛋花汤，它在大致均匀的，所以当我们看整个宇宙时，它也是大致均匀的，宇宙学原理只有在大尺度的宇宙范围内才成立。
奥伯斯佯谬(Olber’s Paradox)
奥伯斯佯谬是德国天文学家奥伯斯提出的。
我们想，如果这个宇宙是满足宇宙学原理的，也就是说宇宙是均匀的和各向同性的，那么，我们在地球上，随便指一个方向，沿着这个方向一直走下去，无论多远，我们一定会碰到一颗恒星，它可能离我们几光年，也可能几亿光年。（比如你拿一根筷子伸到紫菜蛋花汤里，四处乱搅一定会碰到紫菜或者蛋花）
于是这就存在这么一个问题，既然每个点的尽头都有一颗恒星，那为什么我们会有黑夜和白天之分？为什么在地球上看，天上不是布满星星而随时照亮大地，而是有的地方星星密集有的地方星星稀疏？
这里我们要引入一个概念，红移。当一束光远离我们而去（速度要足够）的时候，它的颜色会偏红，比如我们拿一个发白光的手电筒，以光速远离我们，这时候我们看到手电筒发光应该偏红色而不是白色。具体原理这里就不赘述了，想了解的朋友可以参见多普勒红移
让我们继续来看奥伯斯佯谬。在奥伯斯提出这个问题之后，事情很快就得到了解决。
有两种合理的解释:1、宇宙的年龄是有限的；2、宇宙正在红移。
首先，宇宙的红移，表示了天体正在远离我们，也就是我们通常所说的，宇宙在膨胀，这是我们观测的结果，之后会专门探讨。其次，我们的宇宙并不是一直存在的，而是有一个起点，所以当宇宙诞生开始，它就在不停膨胀。我们想象一个场景，一个人拿着一把枪对你射击，他离你越远，子弹到达你的时间就要越久。这时候，那个人就是天体，子弹就是光，天体在不停离我们远去，所以光到达我们的时间也就越来越长。
并且，我们先考虑一个匀速膨胀的宇宙，那么最远处的天体的光到达我们的时间，应该就和宇宙年龄一样。但事实上，宇宙是在加速膨胀的（之后讨论），这意味着最远处的光到达我们所需要的时间是远大于宇宙年龄的！这意味着在一个范围外的天体，它们的光还没来得及到达地球，也就没法被我们观测到，所以我们的天空并不是布满星星的，这就解决了奥伯斯佯谬。
事实上，根据这个思路，我们很容易知道，在一个范围外的光，是永远不可能到达地球的，这就让我们无法知道宇宙的真实大小。而我们现今所探讨的宇宙大小，是被称作可观测宇宙的一个概念，顾名思义，在可观测宇宙内的光可以到达地球，而在此范围外的光，可能还没到达地球，可能永远也到不了了
宇宙大爆炸
我们最想知道的问题应该是，大爆炸是在哪里发生的？很多人可能知道奇点的概念：大概意思是，既然我们发现我们的宇宙现在是在膨胀的，那么时间进行倒退，宇宙应该会不停收缩，最终回到一个质量无限大的点，这就是我们通常所说的奇点，也被我们认为是宇宙大爆炸也就是宇宙起源的地方。所以，当被问到宇宙大爆炸是在哪里发生的，大多数人应该会说，那是在一个特定的点吧！但事实上并非如此。
我们应该知道，宇宙学原理是大爆炸宇宙学的基础，也就是说，我们时刻都得记住，我们的宇宙在大尺度上是均匀的，我们的宇宙没有中心点，所以，如果宇宙大爆炸是在一个点进行并且向周围膨胀的，那我们的宇宙就有了中心点和边缘，这显然是和宇宙学原理背道而驰的。
让我们来考虑一个简单的爆炸现象，比如电影里看到的炸弹爆炸，它是能量从一个小炸弹里突然释放到四周的空间，能量充满整个火焰到达的区域，这时候的爆炸，是能量在已有空间中的传播。也就是说，这个空间（比如说一个商场），它是在炸弹爆炸前就存在的，或者说，无论炸弹是否爆炸，这个空间都存在。这是我们传统的爆炸，即物质穿过已经存在的空间。
但宇宙大爆炸并非如此，时间和空间是在宇宙大爆炸的那瞬间被创造的。为了更好的理解，我们应该把宇宙大爆炸当做一个时间点，而不是一个事件，它只是代表了一个时间点，一个时间和空间共同被创造的时间点，而不是真正意义上的从一个点向四处扩散的“爆炸”。所以我们可以说，宇宙大爆炸发生在每个地方，一定一定要记住，我们说的不是很多个点同时进行传统意义上的“爆炸”，而是这整个空间和时间的诞生。如果任意选择我们现在宇宙中的一点，追溯它的过去，都会回到一个“爆炸点”。所以我们说大爆炸是发生在”everywhere”。
再考虑现在的空间。假设我们是一种二维生物（因为我们是三维生物，所以我们没法站在四维角度看清我们的世界），比如蚂蚁，现在有一个气球，我们给它进行吹气，蚂蚁在气球上爬行。一开始气球是皱巴巴的，我们可以认为气球的表面是在一个点，但随着气球慢慢被吹大，气球表面上的同两个点距离也慢慢变远，这时候膨胀开始的点应该在气球的内部，也就是说，对于气球表面上的蚂蚁，它是永远无法再到达内部了，更通俗的说，对于气球变大后的蚂蚁而言，它们的世界里没有膨胀开始的点（我们是从三维看它们，我们知道内部有个起始点，但它们生活在球面上，它们永远无法看到）。
类比到我们的宇宙，我们的宇宙在不停膨胀，所以我们根本无法知道我们开始的点在哪里，对于我们现在的世界，那些起始点已经不存在于我们所生活的世界了。你可能会感到奇怪，膨胀不就是三维的吗，为什么我们看不到呢，但你忽略了时间，我们把三维空间和一维时间加在一起称作四维时空，宇宙大爆炸是时间和空间的起始点，所以我们不能仅仅考虑空间上的膨胀，应该再考虑时间上的流逝，或者你可以这么理解，昨天的世界和今天的世界不是同个世界，虽然地点（即空间）相同，但这两个世界位于时间轴上的不同位置。因此，基于以上的讨论，宇宙大爆炸发生的地点根本不存在我们现在的时空中，所以我们可以说，大爆炸发生在”nowhere”。
所以当有人问你，宇宙大爆炸究竟发生在哪里时，答案应该是”everywhere and nowhere”。从宇宙大爆炸的那个时间来说，是everywhere，从现在的时间点来说，是nowhere。
宇宙学中所说的宇宙大爆炸是一个描述现在宇宙所用的模型，它对宇宙的形成给出了合理的解释，而这里我只是阐述了“大爆炸”那个时间点，我们一般认为那是在138亿年前，但其实在那之后还有很多故事，大爆炸模型还有很多过程，包括核合成、复合时期、光子退耦、暴胀宇宙等等一系列宇宙的发展，还包括对不同物质含量的假设下宇宙的几何和宿命。
