人类对客观世界的认识不可能一蹴而就，很多方面的知识都需要反复建构，反复检验，认识才会越来越深刻，越来越准确。作为一个具有代表性的实例，我们对宇宙观念的演变过程作一个系统分析：

　　中国古代哲学一贯重视天地划分的伦理价值。古人从直观感觉中得出“天圆而地方”的结论。《淮南子·天文训》中说，混沌初开，“轻阳者薄扉以为天，重浊者凝滞而为地。”天在上，地在下，天属阳，地属阴。大地不动，太阳在天穹上移动，造成昼夜和四季的变化。仔细观察之后，人们发现天极既不在天穹的正顶上，也不在正北方地平线处。于是，又提出了“天柱折，地维絶，天倾西北，故日月星辰移焉。地不满东南，故水潦尘埃归焉”的说法。很显然，这些檏素的观点都来自观察基础上的猜想。

　　由于希腊人生活在海边，很早以前就开始航海，他们在观看船舶离岸远航的时候，总觉得船好像是一面离开海岸，一面沉入海面以下。在迎接亲人归来的时候，又总是先看见桅杆从海面上升起，然后才能看见舵台和船舷相继浮出水面。于是，他们发现大海并不是一个平面，而是向下弯的曲面。结合太阳视运动的情景，他们判断大地是球形，获得了地球的观念。亚里士多德为地球的概念提供了两个证明。其一是发生月蚀的时候，地球投射在月亮上的阴影是圆形，其二是越往南方，北极星离地平线越近。公元前三世纪，埃拉托色尼根据夏至时的阳光正好能够直射北回归线处水井底部的道理，率先计算出了地球半径，地球的观念从此在希腊人的头脑中扎了根。

　　在我国，人们接受地球的观念的时间比较晚，这和华夏民族主要居住在内陆的情况有关。在华北平原上生活的人，会感觉到大地的确是平坦的。不过，战国时代已经出现了“浑天说”和“盖天说”两种不同的假说，两种理论能分别说明一些天文现象。在晴朗夜晚凭藉眼睛观察，你会觉得满天的星斗统统分布在同一个球面上，这种视觉误差引导人们产生“天球”或者“天穹”的形象，“盖天说”把大地看成平面，符合人们的直观感觉。在“浑天说”里，地像蛋黄一样处于天球中央，在解释天体运行方面更具说服力。随着时间的推移，浑天说渐占了上风，中国人开始接受地球的观念。

　　公元一世纪，托勒密根据前人的研究成果创立了世界上第一个数量天文学。在托勒密的宇宙体系中，地球是宇宙的中心，所有天体，包括太阳、月亮和五大行星都在各自的圆轨道上以不同的速度围遶地球转动。恒星天上分布着晶莹闪亮的恒星，它们在这个天层上的位置不会改变，一道随着天球绕穿过地球南北极的轴转动。托勒密测算出太阳，月亮和五大行星的轨道半径和运转周期，用以预言行星在天穹上的位置变化。由于托勒密的宇宙模型符合人们的观察结果，用托勒密的方法计算出的行星位置，和人们观察的情况基本符合，把六百年前毕达哥拉斯的太阳中心宇宙模型，排斥在主流意识之外，千多年来一直占据着天文学的统治地位。

　　在托勒密的天文体系中，所有天体都做圆周运动。然而，行星在天球上运动时，往往会调过头逆向运行一小段，再恢复正常运动。这又应该如何解释呢？为了说明行星的逆行现象，托勒密引入了均轮和本轮的概念。他说，事实上行星并不是直接绕地球做圆周运动的，每一个行星首先是绕着圆轨道上的一个动点做圆周运动，这个动点又绕地球做圆周运动。前者叫做行星运动的本轮，后者叫做均轮。当本轮运动与均轮方向相反，本轮速度大于均轮速度的时候，我们就会看见行星向相反方向运动。

　　这套解释方法十分巧妙，也很奏效。最初那些年代，应用托勒密体系计算出来的行星表并没有发生明显的错误。但是随着时代的延续，托勒密的计算与实际观察结果之间的偏差越来越大。人们仿照托勒密的方法，在本轮上再加本轮。到了十六世纪，为瞭解释一千多年来记録下来的观察数据，行星的本轮已经加到了八十一个。繁难的计算使托勒密体系基本上失去了应用价值。地球中心说在人们心目中的地位开始动摇。

　　公元1543年，哥白尼发表了他的划时代巨著《天体运行论》，创立了太阳中心的宇宙模型。与其说是哥白尼通过天文观察，发现太阳处于宇宙的中心，还不如说是哥白尼接受了太阳中心说，在正确理论的指引下，找到了许多支持这种理论的证据。这个理论最初之所以很难被人们接受，其主要原因是她不像托勒密体系那样直观。每天早上人们都看见太阳从东方升起，傍晚再从西边落下去，造成的印象是太阳围遶地球转。可是，为什么经过激烈的争论，人们还是接受了哥白尼这个离奇古怪的学说呢？

　　开始时，人们能够受哥白尼学说的原因，是在应用上的简单性。之所以托勒密计算天体运行的方法那么复杂，关键是他把地球作为参照物，描述每个行星的运动时，都必须附加地球自转和公转运动，加上行星实际上都在沿着椭圆轨道运行，不可能用一个圆周运动来模拟，所以必须处理八十一个圆周运动才能勉强将所有行星的运动情况描述出来。而采用哥白尼的天文体系，包括地球和月亮的运动在内，一共只用三十四个圆周运动，而且计算结果比托勒密体系精确。然而，使哥白尼学说最终战胜托勒密体系的原因，是只有太阳中心说的理论模型才能与同时代相关科学理论协调发展。

　　太阳中心说与基督教教义不相符合，《天体运行论》发行不久就被列为禁书，赞同哥白尼学说的人遭到迫害。受害人中最典型的是被烧死在鲜花广场上的布鲁诺。他不仅坚持哥白尼学说，还发展了这个学说。布鲁诺指出，哥白尼体系中所保留的恒星天并不存在。我们看上去位于同一天层上恒星，其实是散乱地分布在浩瀚无际的太空中。有些恒星比太阳大，只是因为距离太远，看上去都成了一个亮点。他还指出，宇宙无限大，处于不断演化过程中。一些恒星诞生了，另一些恒星正在死亡，宇宙没有开端，没有终结。布鲁诺的猜想当时无法证实，与其说是一种科学理论，倒不如说是一种哲学理念。

　　天文学家第谷的观察非常精确，几乎达到了用肉眼观看天象的极限。第谷并不赞成太阳中心说，他从自己的天文观察中得出了一个半地心说的理论。这个理论把地球作为宇宙的中心，太阳和月亮都围遶地球运动，而行星则围遶太阳运动。应用第谷的模型不仅在计算上和哥白尼学说一样简捷，而且更合乎人们的感觉经验。可是，和托勒密的理论一样，第谷的理论不具备和其他科学理论协调发展的可能性，所以基本上没有得到科学界的认可。

　　第谷死后给开普勒留下了数量浩繁的观察记録，为开普勒创立行星运动定律打下了基础。应用第谷的观察资料，开普勒经过十年时间的反复计算，发现所有行星都在围遶太阳的椭圆轨道上运动，太阳处于这些椭圆轨道的焦点上，而不是中心。这一结果与伽利略发现月亮表面的环形山一道，形成对天体神圣观念的严重挑战：行星沿椭圆运动，速度时快时慢，有失庄重；月球上的环形山证明瞭她的表面比地表起伏程度还要大，神圣的天体有失体面。尽管有人叫嚣，是伽利略施展魔术让月球现出了斑点。但是，天体的形状和运动轨迹是不会因为有人反对而改变的，人们不得不放弃上帝创造并指导天体运动的观念。

　　开普勒行星三定律是一种定量描述天体运动的唯象理论，她准确地说明瞭行星运动的真实情况。但是，行星为什么会沿着这样一种奇特的轨迹运行呢？一种理论认为，是一种发自太阳的，沿着行星轨道切线方向的力迫使行星围遶太阳运转。这种想法显然是受到亚里士多德关于外力是物体运动的原因的理论影响。在伽利略的力学原理中，无论天上还是地下，物体的惯性运动都不需要得到力的帮助，都会沿着直线前进。力的作用是改变物体速度的原因。英国科学家胡克通过计算发现，迫使行星围遶太阳做圆周运动的向心力，来自太阳的吸引，其大小与行星到太阳距离的平方成反比。可是，胡克只能在圆形轨道上证明这一点，然而，行星运动的真实轨道却是椭圆。

　　最后完成万有引力定律创立工作，幷且用万有引力定律解释行星运动的人是牛顿。1687年，牛顿发表了《自然哲学的数学原理》。他指出，行星之所以围遶太阳在特定的椭圆轨道上运动，是发自太阳的引力作用的结果。按照牛顿的初步计算，太阳的质量是地球质量的三十三万倍。如果宇宙以地球为中心，太阳每天绕着地球运转一周，所需向心力太大了，根本就不存在。可见，太阳中心说最终战胜地心说的根据，并不是人们经过大量观察得来的经验总结，也不是因为哥白尼体系比其他体系简单，而是只有这种理论纔可以和天上地下普遍适用的力学理论协调发展。

　　康德提出了太阳系起源于星云的假说。他认为，太阳系物质最初是一团弥漫混沌的云雾。由于万有引力的作用，弥漫物质逐渐向中心会聚，率先会聚起来的物质形成了进一步凝聚的中心，将邻近的物质进一步聚起来。引力势能转变成内能，中心处凝聚的物质最多，温度最高，形成太阳。别的凝聚体温度较低呈固态，继续绕着太阳运动，便是行星。康德的猜想得到法国数学家拉普拉斯的补充和论证，成为比较完整的理论体系。

　　自学成材，号称近代天文学之父的赫歇耳对十八世纪天文学的发展做出了卓越的贡献。他通过自制天文望远镜发现了天王星；他发明瞭测量恒星大小及其运动速度的简单方法；他对恒星的演化进行了着有成效的探索；他通过天文观察确认了银河系的存在，同时还发现了一批大小与银河相当的星云，初步揭示了宇宙总星系的结构形式。

　　天王星发现之后，经测算发现它的轨道参数与利用万有引力定律建立的运动方程之间存在明显差距。科学家面临两种可能的选择：要么承认万有引力定律在“大尺度”上并不成立，要么在天王星轨道外面还有一颗未知行星对天王星施加引力，影响了天王星的运动。年轻的天文学家亚当斯和勒维耶通过计算，找到了这颗行星，它就是海王星。以后人们又用类似的办法，找到了太阳系的第九颗行星，冥王星。太阳系的九大行星轨道有很多共同之处：它们的轨道曲线几乎都在同一个平面上；其公转方向一致；除离太阳较近的金星外，八大行星自转方向也相同。

　　十九世纪末，天文学家奥勃斯引用光度学的证据阐述了宇宙有限的惊人猜想。他说：如果宇宙无限，发光恒星无穷多，假设恒星在大尺度上又是均匀分布的。这些恒星发出的光在宇宙中任何一个位置引起的照度都将会无限大。但是，实际的情况远非如此。二十世纪初，爱因斯坦用类似的方法，引用马赫关于惯性起源于宇宙总星系引力作用的理论，再次阐述了有限无界的宇宙模型。他说，如果宇宙真的无限大，在无限宇宙中数量无穷的天体引力作用下，任何一个物体的惯性将无穷大，这显然不符合事实。爱因斯坦按照广义相对论原理，建立宇宙半径和宇宙总质量关系的方程。

　　二十世纪初，美国天文学家哈勃通过望远镜观察，发现了一个惊人的事实，那就是几乎所有的河外星系都远离我们而去，其退行速度与河外星系到太阳系的距离成正比，宇宙膨胀理论开始被人接受。1948年伽莫夫正式提出了宇宙爆炸论，认为宇宙形成于150亿年前一次大爆炸，目前宇宙还在向外膨胀。从此，宇宙在空间和时间上均有限的理论为人们所接受。弗里德曼和伽莫夫还预言存在宇宙大爆炸时残留下来的3Ｋ微波辐射。1965年，彭齐亚斯和威尔逊检测到了这一有力证据。

　　目前，几乎不再有人怀疑宇宙是通过一次大爆炸形成的了。科学家们猜测说宇宙诞生之时，温度高达一百亿开。其主要成分是光子、正反μ子、正负电子、正反中微子和极少数中子、质子。爆炸一秒钟之后，温度下降到一亿开，正负电子开始湮灭，宇宙直径约为五光年。爆炸之后一分钟，温度降到十万开，中子失去独立存在的条件，化学元素开始形成。半小时之后，氢和氦成为宇宙的主要成分，同时产生了另一些轻元素。宇宙进入了实物演化阶段。大约在宇宙诞生后的七十万年，宇宙平均温度仍然高于三千开，所有物质依然处于混沌状态，光子和电子不断碰撞，整个宇宙物质基本上还是均匀分布的。当温度低于三千开以后，宇宙进入以实物粒子的运动和辐射为主要形式的演变阶段。大约过了十亿年以后，宇宙物质开始在万有引力作用下发生凝聚，形成最初的星坯。随着凝聚物质越来越多，凝聚力越来越大。大约四十亿年后，形成了第一批恒星。以后才逐渐演变出今天我们看到的由无数星系、星云等庞大天文系统组成的宇宙。

　　宇宙有开端，就一定有终结吗？有些宇宙学家认为是这样。也有人认为，宇宙应该一直膨胀下去。还有人认为，宇宙是在不断地从膨胀转换到收缩，收缩转换到膨胀，当收缩成一个奇点时会重新爆炸。每经过一次爆炸，上一轮宇宙涨落过程中的所有信息完全消失。因此，我们不可能瞭解从前各次宇宙爆炸过程中的任何情形。所以，对于我们来说，宇宙在时间上才是有限性。目前有关宇宙演变的不同观点之间的悬殊很大，还没有检验方法判定谁是谁非，权且作为不成熟的科学假设，留待到有条件的时候再决定取舍。

　　我们有理由把历史上所有关于宇宙结构的理论，都看成是人为创造的知识体系。由于知识的可靠性没有絶对的保证，我们所能肯定的只是人们的确在用自己创造的种种方案来描述自己的感觉经验，也可以说是在解释客观世界。各种理论在创造的时候，都必须接受经验事实的指引，理论形成之后还必须接受实践的检验。人们认同那些得到实践检验的，能够解释更多科学事实，同时，也能够和相关理论协调发展的理论，这就是人类创造知识的原则。

　　人们的宇宙观念处于不断演化的过程中，任何科学理论都具有时代的特征。随着时代的进步，人们对宇宙的认识向着越来越深入，越来越全面的方向发展。我们不能因为哥白尼的理论战胜了托勒密理论，就全盘否定地球中心说的科学性。更不能因此否认地球中心说在历史上所发挥的重要作用。事实上，任何理论都有一个从科学转变成非科学的过程。当比原来的认识更加深刻，更加全面的理论诞生以后，现有的理论便逐渐从科学理论转变为非科学的理论。如果在这个时候坚持原来的理论当然是不对的。

　　与远古时代相比，目前人类的宇宙观念已经发生了深刻的变化。可是，人的认识是不是已经达到了尽善尽美的程度？人们关于宇宙的构造和演变的理论以后是不是还有可能修改？有了几千年认识过程的深刻教训，没有人能够对此做出肯定性的答复。我们相信，人类对于宇宙的认识还会不断发展和深化，甚至可能得出我们今天絶对不可想象结论。